CONCEPTOS FUNDAMENTALES DE LA QUIMICA

CONCEPTOS  FUNDAMENTALES  DE LA QUÍMICA

La Química es una ciencia que estudia las propiedades, la composición, la estructura y los cambios que experimenta la materia.

Materiales : son en general las distintas formas en que la materia se presenta, sea cual sea su estado físico, sólido, líquido o gaseoso .

Masa : es la cantidad de materia que tiene un cuerpo, y se mide con un instrumento que se llama balanza; es independiente de la fuerza de gravedad y permanece constante en cualquier punto de la Tierra o del Universo donde se determine.

Peso : es la fuerza con que la Tierra atrae un cuerpo, y se mide con un instrumento llamado dinamómetro; depende de la fuerza de gravedad y varía según la posición del cuerpo sobre la Tierra o en el Universo.

Densidad: es la masa de un material contenida en una unidad de volumen.

Volumen : se refiere al espacio ocupado por un material en cualquier estado físico.

Temperatura : es la medida del grado de calor de un cuerpo; no mide el calor en si, sino el grado de calor . Por lo tanto, su medición implica unidades de grados (°C, °K o °F).

Calor : es una forma de energía y como tal se mide en calorías.

Energía : es la capacidad que tiene un cuerpo para realizar un trabajo. Puede ser Cinética si depende del movimiento de un cuerpo; o Potencial si depende de su posición.

Materia.- Es todo aquello que tiene masa y ocupa un lugar en el espacio. Este término engloba todos los cuerpos, objetos y seres que existen en la naturaleza. En una primera instancia se pueden distinguir tres grandes sistemas de materia: mezclas heterogéneas, mezclas homogéneas y sustancia puras .

 Capacidad de un instrumento de medición : es la mayor medida exacta o precisa que se puede hacer con un instrumento de medición .

Apreciación de un instrumento de medición : es la menor medida exacta que se puede hacer con un instrumento de medición . La apreciación se determina aplicando la siguiente fórmula :                                   

A = LM - lm
          N

Error Experimental : es la diferencia que existe entre el valor que registra el instrumento y el valor real de lo medido. Incertidumbre que acompaña la lectura con un instrumento de medición . Se determina con la fórmula : E = A x 1/5

Punto de ebullición : es la temperatura constante de una sustancia en estado líquido cambia al estado físico gaseoso, a la presión de 1 atm.

Punto de fusión : es la temperatura constante a la que una sustancia cambia su estado físico sólido al líquido, a la presión de 1 atm.

Solubilidad : es la máxima cantidad de sustancia o soluto que puede disolverse en una cantidad determinada de solvente a una temperatura fija. Se expresa gramos de soluto disuelto por 100 cm3 de solvente

Mezclas heterogéneas. Son sistemas de materia en los que se distinguen a simple vista dos o más materiales (de ahí su aspecto heterogéneo). Por ejemplo: madera y petróleo, agua y aceite, arena y agua, granito, marmol, agua y petróleo, etc.

Mezclas homogéneas. Son sistemas de materia en los que no se distingue a simple vista que esté formado por dos o más constituyentes. Hay dos grandes tipos de mezclas homogéneas: las disoluciones y los coloides.

Soluciones o Disoluciones : son mezclas homogéneas de dos o más sustancias cuyo tamaño de las partículas son menores a 10-8 cm , cuya composición puede variar dentro de los límites definidos. La que disuelve se llama Solventen y la que se disuelve se llama Soluto; generalmente el primero está en mayor proporción. Ej. sal con agua, alcohol con agua, ácido acetico con agua, refresco, latón, acero, amalgama, el aire, etc

Coloides : son mezclas homogéneas que tienen partículas entre 10-7 y 10-5 cm. y poseen una fase dispersante que es la disolvente y una fase dispersa que se disuelve. Eje. leche, gelatina, mayonesa, mantequilla, niebla, nubes, crema batida, leche de magnesia, pintura, jalea, etc

Sustancias puras : son aquellas que tienen una composición constante . Pueden ser de dos tipos : Elementos y Compuestos . Ambos materiales son ópticamente homogéneos y mantienen sus propiedades características. Las sustancias puras cambian de estado físico sin alterar su composición

Los elementos también llamados sustancias simples , son las sustancias elementales que constituyen la materia. Se combinan en proporciones fijas de masa para formar los compuestos. Los elementos no se descomponen en sustancias más sencillas. Se clasifican en metales, no metales y metaloides

Los compuestos , llamados también sustancias compuestas , están formados por dos o mas elementos unidos químicamente en proporciones fijas de masa. Se descomponen en sustancias más simples o elementos constituyentes.

Las propiedades de los metales son entre ellas,  buenos conductores de la electricidad y del calor. Suelen ser opacos o de brillo metálico, tienen alta densidad, pueden ser estirados en hilos ni aplanados en laminas, tienen un punto de fusión alto, son duros, y son buenos conductores (calor y electricidad). Poseen alta densidad y son sólidos en temperatura ambiente, excepto el mercurio.

Las propiedades de los no metales son entre otras, malos conductores de electricidad y de calor. No tienen brillo metálico y no reflejan la luz. Por su fragilidad no pueden ser estirados en hilos ni aplanados en laminas. Se encuentran en los tres estados de la materia a temperatura ambiente. Sus puntos de fusión son más bajos que los de los metales.

Metaloides o semimetales : Tienen propiedades entre metales y no metales, debido a sus propiedades intermedias.

Partículas químicas : Son las pequeñas unidades que integran a una sustancia. Son muy pequeñas y muy ligeras. Tanto que en unos cuantos gramos de cualquier sustancia hay del orden de un cuatrillón de partículas. Están constituidas por un cierto número de núcleos (con carga eléctrica positiva) interactuando con un cierto número de electrones (con carga eléctrica negativa). Pueden ser iones (partículas cargadas mono o polinucleares), moléculas (partículas polinucleares neutras, formada por dos o más átomos unidos entre sí por enlaces químicos) o átomos (partículas mononucleares neutras, y que son la unidad básica de la materia).

El Mol. : es un número que indica cantidad de átomos, moléculas, iones, etc. Este número es 6.02 x 1023. En un mol de átomos hay 6.02 x 1023 átomos. En un mol de moléculas hay 6.02 x 1023 moléculas.

Unidad de masa atómica: es la unidad que se usa para expresar las masas individuales de partículas elementales, como átomos , moléculas, iones, entre otras. Una unidad de masa atómica es un valor muy pequeño, lo cual se puede apreciar si se convierte en gramos  : 1 u.m.a = 1,660 x 10-24 g.

Masa molar de una sustancia elemental : se refiere a la masa de un mol de átomos del elemento en particular. No se debe confundir con la masa atómica, que se refiere a la masa de 1 a´tomo del elemento.

Masa molar de un compuesto molecular : se refiere a la masa de un mol de moléculas, se determina a partir de la formula molecular. Este valor no debe confundirse con la msa molecular que se refiere a la masa de una molécula, no a la de un mol de moléculas.

Volumen Molar : Es el volumen constante de un mol de cualquier gas en condiciones normales (P=1 atm. y T= 273°K) el cual equivale a 22,4 litros/mol.

LEY DE LA CONSERVACIÓN DE LA MASA : En toda reacción química, la masa total de las sustancias reaccionantes es igual al total masa de la masa de los productos (creada por Antonio Lavosier finales de siglo XVIII). .

LEY DE LAS PROPORCIONES DEFINIDAS O COMPOSICIÓN CONSTANTE : Cuando dos o más sustancias se combinan para formar un compuesto, lo hacen en una relación fija de masa. Por lo que los compuestos formados tienen una composición constante (Joseph Louis Prouts, cominzos del siglo XIX.)

Óxidos : Son combinaciones binarias de los elementos con el oxígeno. Hay dos clases : Óxidos ácidos o no metálicos ( CO2,, SO2, etc.) y Óxidos básicos o metálicos (MgO, ZnO, etc.)

Ácidos : son sustancias que ceden iones hidrogeniones (H+)a otra sustancia. Se dividen en dos clases : Binarias u Hidrácidos formada por dos elementos diferentes (HCl, H2S, etc.) y ternarias u Oxiácidos formadas por tres elementos diferentes (HNO3, H2SO4, etc.)

Bases o Hidróxidos : son las sustancias que adquieren iones hidrogeniones (H+) de otras sustancias. Son combinaciones binarias de un metal con el grupo hidróxido (OH-1) Eje. NaOH, Mg(OH)2, etc.

Sales : Sustancias que resultan de la reacción entre los ácidos y las bases con la formación de agua. A este proceso se le llama Neutralización. Resultan de sustituir los hidrógenos de los ácidos por metales que aportan las bases. Eje. NaCl, KNO3, , CaSO4, etc.

Símbolo químico : es un expresión escrita, abreviada y de aceptación universal que representa a un elemento químico de manera única a través de una, dos o tres letras asociadas a su nombre. Eje. S, Na, P, Fe, Cu, O, H, Hg, etc

Fórmula química : es un conjunto de símbolos que representan los componentes de una sustancia compuesta. Una fórmula química es pues, un resumen de la característica composicional de una sustancia. Eje. NaCl, SO2,, CaCO3, etc.

Ecuación química : es la representación simbólica de algunas de las características que representa una reacción. En ella se colocan las fórmulas y símbolos químicos de las sustancias participantes, el estado físico en que se encuentran y el balanceo de los átomos participantes que refleja el balance de masa según el principio de conservación de la materia. Eje. CaCO3(s) + 2HCl(ac) → CaCl2(s) + H2O(l) + CO2(g)

El electrodo de una celda electrolítica (pila) conectado al polo negativo de la batería se le llama cátodo, en donde ocurre siempre la ganancia de electrones es decir la reducción.  Se conoce como ánodo al otro electrodo de la celda electrolítica conectada al polo positivo de la batería,  donde ocurre la perdida de electrones, o sea, la oxidación. Siempre los cationes se desplazan al cátodo y los aniones se desplazan hacia el ánodo. Los electrones en una pila se desplazan desde el polo negativo al polo positivo.

Anión : Un anión es un ion (sea átomo o molécula) con carga eléctrica negativa, esto es, con exceso de electrones. Los aniones se describen con un estado de oxidación negativo

Catión : Un catión es un ion (sea átomo o molécula) con carga eléctrica positiva, esto es, con defecto de electrones. Los cationes se describen con un estado de oxidación positivo

Dureza: Se llama dureza al grado de resistencia al rayado que ofrece un material (10 niveles).

Isómeros  :Se llaman isómeros a dos o más compuestos diferentes que tienen la misma fórmula molecular, pero diferente fórmula estructural, y diferentes propiedades físicas o químicas.

Isótopo  :Se llaman así a aquellas especies químicas que poseen el mismo número atómico pero distinto número másico. Misma cantidad de protones y distinta de neutrones.

Punto de ebullición: Es la temperatura a la que la presión de vapor de un líquido es una atmósfera cambia al estado físico gaseoso.

Punto de fusión  :El punto de fusión es la temperatura a la que el elemento cambia su estado físico sólido al líquida, a la presión de 1 atm.

Número (estados) de oxidación : El número de oxidación es un número entero (no siempre*) que representa el número de electrones qu e un átomo pone en juego cuando forma un compuesto determinado. No debe confundir estado o número de oxidación con valencia .

La valencia  : Muestra una medida de capacidad que tiene un elemento para formar uniones químicas con otros , de forma de enlaces, es decir de combinarse

Alótropo  :Algunos elementos químicos tienen la propiedad de presentarse con varias formas de su estructura molecular. El oxígeno tiene, por ejemplo, del O2 y O3 (ozono). El fósforo lo hace en dos formas: fósforo rojo y blanco (P4) y el carbono como grafito o diamante.

Electronegatividad  :Según L. Pauling, la electronegatividad es la tendencia o capacidad de un átomo, en una molécula, para atraer hacia sí los electrones.

Rapidez de una reacción (Vr) : se refiere a la cantidad de sustancias reaccionantes que se consumen o de productos que se forman en un tiempo determinado.

Maleabilidad : es la facilidad que tienen algunos metales de ser cortados en láminas delgadas sin romperse como el caso del aluminio.

Ductilidad : es la capacidad de algunos metales de formar hilos delgados o alambres sin romperse, como el caso del cobre.


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REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA MINISTERIO DEL P. P. PARA LA EDUCACIÓN
U.E.N. "SIMON RODRIGUEZ"
SARRIA - CARACAS
PROF. LUIS TORRES

     ACTIVIDADES PARA LA NIVELACIÓN DE QUÍMICA

3ro. A

OBJ. Nº 1 :
1-. Definir : Química, Masa, Peso, Materia, Material, Volumen , Temperatura, Apreciación y Capacidad de los instrumentos de medición

2-. Ejercitar las conversiones de temperatura en unidades ºF, ºC y ºK y completa los espacios en blanco :
a)   -120 °K =_________________ °C = ______________________ °F
b)    752 °K = __________________ °C= _____________________ °F
c)   -360 °F= __________________ °C = ____________________ °K
d)    758 °F =___________________ ° C= ____________________ °K

OBJ. Nº 2 :
1.- Definir : Densidad
2.- Resuelve los siguientes problemas de densidad, masa y volumen :
a) La densidad del azúcar es de 1,6 g/cm3 si compras 1 kg. De azúcar. ¿ Qué volumen esperas que ocupe?
b) ¿ Cuál es la densidad de 0,025 litros de aceite para ensalada que tiene una masa de 0,023 kg.
c) La densidad del magnesio es de 1,740 g/cm3 . Calcular la masa de 20 cm3
d) Calcular el volumen ocupado por 25 g. de mercurio, sabiendo que su densidad es de 13,595 g/cm3
e) Se agregaron 9 g. de un metal a 25 ml de agua, en un cilindro graduado y el volumen aumentó a 30 ml. Calcular la densidad del metal.

OBJ. Nº 3 :  Definir : Mezclas Homogéneas, Mezclas Heterogéneas, Coloides y Disoluciones o Soluciones

OBJ. Nº 4 :  Resuelve los siguientes cálculos sobre  unidades físicas de concentración (%m/m, %v/v, %m/v) :
a) ¿Qué cantidad de NaCl y de H2O hay en 30 gramos de solución al 40 % m/m?.
b) ¿ En cuántos cm3 de solución deberían estar contenidos 5 g. de NaCl, para que la concentración de la solución sea de 8% m/v ?
c) En 50 cm3 de una solución de HCl al 12% V/V . ¿ Cuántos cm3 de HCl  hay?
d) Se disuelven 20 g. de KNO3 en 90 g. de H2O. Calcular la concentración de la solución en % m / m
e) Se disuelve 20 g de NH3 en suficiente agua para obtener 100 cm3 de solución con densidad 0,92 g/cm3 . Determinar la concentración de la solución en % m/m.
f) ¿Qué cantidad de KOH y de agua se debe mezclar para obtener 3 litros de solución al 15% m/m cuya densidad es de 1,4 g/cm3?.

OBJ. Nº 6:  Definir : Sustancias Puras, Sustancias Elementales, Sustancias Compuestas, Períodos, Grupos y Familia de la Tabla Periódica, Maleabilidad y Ductilidad

OBJ. N° 7 : Menciona las propiedades características de los elementos metales y no metales

OBJ. Nº 18 :   Definir : Átomo, Molécula e Ion

OBJ. Nº 23 : Definir : Protón, Electrón, Neutrón , Isótopo, Catión y Anión

OBJ. Nº 24 : Definir : Sustancias puras, Sustancias simples y Sustancias Compuestas.

Nombra los siguientes compuestos más comunes, según los sistemas de nomenclatura ( Tradicional, Stock y Estequiométrico ):
a) FeSO4, b) SO2, c) HgO, d) CuOH, e) H2S, f) H3PO4, g) H2SO4, h) HNO3, i) HCl, j) CaCO3,       k) CaSO4, l) Mg(OH)2,             ll) Al(OH)3 ,   m) NaHCO3, n) NH3, o) NaClO, p) H3BO3, q) H2CO3, r) NaCl, s) KI, t) HNO2, u) CO,  v) Cl2O7, w) CO2,   x) P2O5,  y) Fe2O3,  z) CaO

OBJ. Nº 25 y 26 : 1.- Definir : Símbolo químico, fórmula química y ecuación química.
2.- Completa, balancea y clasifica (combinación , desplazamiento, descomposición y doble descomposición) las siguientes reacciones químicas :
a) Ni (+3) + O2 -------------------------------->
b) Al(OH)3 + HNO3 --------------------------->
c) Cu (+2) + H3PO4 --------------------->
d) HgSO4 + Na2CO3 ---------------------------->
e) ZnO + H2CO3 ----------------------------->
f) S (+2) + O2 ----------------------------->
g) KI + PbCrO4 --------------------------->
h) CuSO4 + Al ------------------------------>
i) RbOH + H2CO3 ------------------------->

3.-    RESUELVE  LOS SIGUIENTES PROBLEMAS APLICANDO LAS  LEYES DE COMBINACIÓN (Ley de la Conservación de la Masa y Ley de las Proporciones Definidas):

1.- Sabemos que 10 g. de calcio reaccionan con 4 g. de oxígeno para dar 14 g. de óxido de calcio, indica la cantidad de óxido de calcio que obtendremos al hacer reaccionar cantidades iguales de calcio y de oxígeno como 50 g. de cada uno.

2.- El cloro y el magnesio se combinan en el la proporción de 2,95 g., de cloro por cada gramo de magnesio . Determine la masa del cloro y de magnesio necesarias para obtener 25 g. de cloruro de magnesio . ¿Cuál es la composición porcentual del cloruro de magnesio?

3.- Al reaccionar 2 g. de azufre con 5 g. de mercurio se obtuvo una masa de 2,32 g. de sulfuro de mercurio :
a) ¿Qué masa de mercurio reaccionó?
b) ¿Qué elemento sobró y en que cantidad?
c) ¿En qué proporción se unen el mercurio y el azufre?
d) ¿Cuál es la composición porcentual del sulfuro de mercurio?

4.- Determine la cantidad de óxido de magnesio que se formó en la combustión de 12 g. del metal, sabiendo que la relación en que se combinan el magnesio y el oxígeno es de 1,5 : 1

5.- Se hacen reaccionar 20 g. de hierro y 80 g. de azufre, si el hierro y el azufre se combinan en la relación 1,75 : 1 para formar sulfuro de hierro (II) , ¿qué cantidad de FeS se Obtendrá?

6.- El magnesio y el oxígeno se combinan en la relación 1,5 . 1 , para formar óxido de magnesio . Si se hacen reaccionar 15 g. de magnesio y 30 g. de oxígeno , calcular la cantidad de óxido magnesio formado y la masa del elemento sobrante

7.- El magnesio y el oxígeno se combinan en la proporción 1,5 : 1 para formar óxido de de magnesio. Si se hacen reaccionar 8,5 g. de magnesio con el oxígeno del aire . ¿ Cuánto óxido de magnesio se formará ?

8.-  Si el hierro y el azufre se unen en la proporción 1,75 : 1 y se hacen reaccionar 3 g. de hierro con 3 g. de azufre . ¿Qué elemento sobrará en que cantidad y cuánto producto se formará ?