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2. Es importante tener en cuenta, que la química, como toda ciencia experimental, se presenta bajo el doble
aspecto de hechos y de teorías. Si los hechos observados no se sistematizan e interpretan a base de teorías, o
si éstas no se confrontan con los hechos, esto es, si los hechos y teorías no se complementan, los hechos llegan
aformar tan sólo artes y oficios empíricos, y las teorías constituyen elucubraciones cerebrales con muy poca
realidad y sentido. El complemento perfecto de hechos y teorías sólo se logra con el método científico.
La historia de la química, es en reaüdad la historia del lento desarrollo del pensamiento científico y de los
rápidos resultados conseguidos después de la aplicación del método científico al estudio de la materia. Está
relacionado íntimamente con la bella historia de la humanidad, comienza probablemente con el descubrimiento
del fuego por parte del hombre primitivo.
Si la química es tan antigua, ¿por qué no tuvo un desarrollo paralelo a las demás ciencias como la física,
astronomía o la matemática por ejemplo?
Podemos atribuir básicamente a tres causas: (1) concepciones dogmáticas y erróneas respecto a la
naturaleza, especialmente en cuanto a la estructura interna de la materia sostenida por Aristóteles y sus
seguidores (durante mas de veinte siglos), (2) los intereses mezquinos de la mayoría de los alquimistas, y (3) la
teoría del flogisto. Desde luego trataremos cada una de ellas.
¿Para qué estudiar la historia de la química?
Su estudio es muy importante, puesto que nos familiariza con las reflexiones especulativas y hechos de los
grandes químicos del pasado, y nos permite valorar en su verdadera magnitud el progreso actual de esta bella
ciencia, y además para emular las acciones positivas de estos personajes mediante la práctica constante, para
contribuir a su desarrollo.
En el largo y constante esfuerzo humano para interpretar, y en cierto modo, dirigir los fenómenos
naturales, las ideas han sido y seguirán siendo siempre más poderosas que la simple habilidad técnica.
No está eri la naturaleza de las cgsás'que el hombre realice tai descubrirniento súbito e inesperado; la ciencia avanzapaso
a paso y cada hombre depende del trabajo de sus predecesores. ‘ ' . . . .
: ‘ , Sir Emest'ftoaherford (1 *871 -1 937}
Trataremos a continuación un resumen breve de la historia de la química.
1. ÉPOCA PRIMITIVA
Muy probablemente, la química se inicia con el descubrimiento del fuego por el hombre, se fue
perfeccionando con la práctica constante de artes y oficios prácticos del hombre primitivo. A esta
conclusión se llega por los materiales usados por él y encontrados en los restos de las civilizaciones antiguas
desaparecidas. En las excavaciones hechas en tumbas y zonas arqueológicas han puesto al descubierto
trabajos en oro, plata, cobre, hierro y bronce, alfarería o trabajo de arcilla, vidrio y hermosos tintes y
pinturas.
Así por ejemplo los antiguos egipcios (aproximadamente 5 000 años a.n.e.) preparaban tintes a base
de pigmentos naturales, conocieron los esmaltes, los cosméticos y el arte de embalsamar cadáveres. Usando
ceniza y grasas animales fabricaban jabón. Realizaron excelentes trabajos en oro, plata, cobre y bronce.
Utilizaron ampüamente el cuero, lana, algodón y lino, que sabían blanquear y teñir.
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3. En la antigua china se conoció la técnica de la fabricación en porcelana, descubrieron el salitre e
inventaron la pólvora.
Enel Perú preincaico se conocía lacerámica decorada, teñido de fibras textiles, embalsamar cadáveres,
.metalurgia del oro y plata, etc.
Pero todas estas prácticas eran fundamentalmente empíricas y no constituían una ciencia ni siquiera
en forma rudimentaria.
Para las civilizaciones antiguas, la metalurgia fue más que una técnica un arte sagrado encomendado
a los sacerdotes. Los metales obtenidos del interior de la tierra, concebida como un Dios, fueron
relacionados con el Sol y los planetas: el oro al Sol, la plata a la Luna, el cobre a Venus, el hierro a Marte,
el estaño aljúpiter, el plomo a Saturno y el mercurio a Mercurio. Los antiguos veían en el número siete una
manifestación de carácter universal, y así conocían siete planetas, siete metales, las siete bocas del Nilo, las
siete estrellas del carro de David, los siete días de la semana, etc.
Esta extraña y singular clasificación de los metales se mantuvo durante siglos, y aunque nuevos
metales fueron conocidos se consideraban necesariamente como uno de ellos. Incluso en el siglo XVI se
aceptaba que habia muchas clases daoro, como las había de peras o manzanas. Los siete metales indicados,
el carbón y el azufre, eran los únicos elementos conocidos hasta el principio de nuestra era.
2. CONCEPCIONES FILOSÓFICAS ANTIGUAS
Aproximadamente, en el siglo VI a.n.e surgió en Grecia un
movimiento intelectual encabezado por grandes filósofos de la
Grecia antigua, quienes especularon sobre el mundo y sobre la
naturaleza de la materia, y plantearon soluciones sobre grandes
cuestiones de la ciencia, como por ejemplo
¿De qué está constituida la materia?
La respuesta fue en base a un principio de origen
permanente llamado elemento: para Tales de Mileto
(aproximadamente 624 - 565 a.n.e) era el agua, para
Anaximenes (aproximadamente 585-524 a.n.e era el aire y
Heráclito afirmaba el fuego. Posteriormente, Empédodes
(alrededor de 500 - 430 a.n.e) aceptó los elementos de sus
antecesores, a los que agregó uno más, la tierra. Por lo tanto
el mundo material estaría formado por cuatro elementos:
tierra, aire, fuego y agua, que explicaba a las cuatro cualidades
(calor, frío, humedad y sequedad), el aire era caliente y húmedo, al fuego era caliente y seco, el agua fría y
húmeda, la tierra fría y seca. Además, Empédodes agregó dos fuerzas cósmicas, el amor y el odio, que son
las raíces de todas las cosas. Esta teoría fue aceptada por Aristóteles (384 - 322 a.n.e), el más grande
pensador griego y un infatigable escritor cuyo poder y autoridad hizo que perdurase esta teoría durante
unos dos mil años o veinte siglos.
Casi en la misma época, los filósofos griegos, Leucipo y su discípulo Demócrito (460 - 370 a.n.e)
sostenían la materia formada por pequeñas partículas (invisibles, indivisibles, eternas e indestructibles)
Uamadcs átomos, el ser, y de vado, el no ser, resultante de los intersticios entre aquéllos, y permitiendo
su movimiento. Los átomos son de la misma naturaleza pero difieren en forma, por el orden en que están
colocados en el cuerpo, por su posidón y por su magnitud.
FUEGO
Representación griega del mundo material
mediante cuatro elementos: tierra, aire, Juego
y agua. Según Aristóteles, estos elementos es
el resultado de las combinaciones de pares de
propiedades o cualidades de la materia.
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4. Breve histeria de ia Químiea
Esta concepción guarda una estrecha relación con las teorías científicas actuales, pero
lamentablemente su seguidores encontraron una tenaz resistencia por parte de la teoría Aristotélica, por
la que no se desarrolló estas brillantes ideas respecto a la composición de la materia. El atomismo de
Demócrito, expuesto en forma brillante en el inmortal poema Dererum Natura del romano Lucrecio, está
construido por conceptos filosóficos, y recién en 1 677 en que Robert Boyle lo establece y John Dalton en
1803 lo desarrolla para explicar ciertas leyes de las combinaciones químicas, que son el resultado de las
observaciones científicas.
*Hemosconvemdo en que existe lo dulcey lo,dmárgo, eica bry elfrió, el amory elodio, y segúnesta convención existe
el ortfenv.Ehlrealidad existéri lasitiafnosy e T .v ó c 6 tó "' ^ >. . .
v ~ r A » Dem ócrito (460 - 370 a.n,e)
A partir del año 300 a.n.e la ciencia griega se desplaza a Alejandría, cuna de grandes matemáticos y
astrónomos.
Aproximadamente en el siglo II a.n.e, las ideas científicas llegaron a Roma. Los romanos no
desarrollaron estas ideas porque dieron mayor importancia a asuntos militares, políticos y económicos.
3. LA ALQUIMIA
El término alquimia procede del árabe “alkimiya”, derivado a suvez del griego Khemeia (que significa
el jugo de una planta). Se llamaron alquimistas a los antiguos personajes, precursores de los químicos
modernos. La alquimia tuvo mayor auge durante la Edad Media. Los conocimientos químicos aprendidos
de los egipcios y las ideas filosóficas heredadas de los antiguos a través de la Escuela Alejandrina dieron a
la alquimia en manos de los árabes y después en toda Europa, una significación especial.
A los alquimistas árabes del siglo VIH y IX, Jabiribn Hayyan y Rhazes se debe la teoría de que los
metales están formados pordos cualidades - principios comunes: elmercurio, que representaba el carácter
metálico y la volatibilidad, y el azufre que poseía la propiedad de combustibilidad. Luego se sumó un tercer
elemento, la sal, que tenía la propiedad de la solidez y la solubilidad. En base a estos tres elementos
llamados “tría prima” era posible todo tipo de transformaciones de una sustancia aotra (lo que hoy se llama
reacción química). La obsesión de los alquimistas en un primer momento fue la búsqueda de la “piedra
filosofal", material que permitiría convertir cualquier metal, como por ejemplo el plomo o el hierro en oro.
Ya en el siglo XIII se extendió el objetivo de la alquimia que fue la búsqueda del “elixir filosofal o de larga
vida”, el cual debía eliminar la enfermedad, devolver la juventud, prolongar la vida e incluso asegurar la
inmortalidad.
La práctica de la alquimia fue secreta debido a los hombres que la relacionaban con la magia y la causa
de Dios, pues los alquimistas se creían los elegidos para ser depositarios de la verdad y por ello no debían
divulgar sus conocimientos. Sus apuntes lo realizaban en un lenguaje hermético, describiendo mas bien
operaciones que hechos y haciendo uso de signos y símbolos. Así por ejemplo, un dragón que se muerde
la cola es la imagen de la unidad de la materia, un pájaro que levanta el vuelo es la sublimación, un pájaro
que desciende a tierra es la precipitación, una ballena simboliza el agua, un águila el aire, un dragón el
fuego, un toro a la tierra, etc.
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5. Símbolos alquimistas contenidos en manuscritos antiguos griegos (1 al 14); en manuscritos
medievales y en libros de principios del siglo XVII (15 a 27); en un manuscrito de la Alemania Baja, de
principios del siglo XVIII (28 a 32). Símbolos alquimistas utilizados por Lavoisier (33 y 34) y por Dalton
(35 a 38): 1. agua; 2 'vapor de agua; 3, sal; 4, yeso; 5, rocas; 6 , azufre; 7, arsénico; 8 , hierro; 9, plomo; 10,
cobre; 11 estañó y también mercurio; 12, plata; 13, oro; 14, cobre calcinado; 15, dos símbolos del agua;
16. antimonio; 17, arsénico; 18, espíritu de vino; 19, vinagre; 20, jabón; 21, salitre; 22, álcali; 23, sal
amoniaco; 24, vitriolo; 25, mercurio ; 26, sublimado corrosivo; 27, fuego; 28, azufre; 29, mercurio; 30, sal
común; 31. sal amoníaco; 32, salitre; 33 y 34, agua; 35, vapor de agua; 36, nitrógeno; 37, oxígeno; 38
dióxido de carbono.
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6. Breve historia de La Químiea
Los alquimistas aportaron el término elemento a la química. El desarrollo de la noción de elemento
en el sentido químico fue uno.de los puntos claves en el nacimiento de ésta como ciencia, sustituyendo a
la antigua alquimia. También produjeron indudables progresos a la química del laboratorio, puesto que
prepararon un gran número de nuevas sustancias, perfeccionaron muchos aparatos útiles y desarrollaron
técnicas que constituyen la base de la subsiguiente investigación.
Entre los alquimistas árabes de gran renombre figuran Geber
(Abou Moussah Dlafar al Sofi Geber), escribió numerosas obras y entre
ellas la Summa perfectionis, el tratado de química mas antiguo que se
conoce. Rhazes o Razes (siglo X), Avicena (siglo XI), muy famoso como
alquimista, filósofo, astrónomo, matemático y médico, y Aven-oes
(siglo XII) que influyó en el pensamiento medieval. Se atribuye a los
alquimistas árabes el descubrimiento de sal amoniacal, el aceite de
vitriolo (HjSOJ. el agua fuerte (HNO,), el agua regía (mezcla de HC1 y
HN03), muchos compuestos de mercurio y arsénico, y lapreparación del
espíritu de vino (etanol).
Entre los alquimistas de occidente de gran importancia por sus
descubrimientos y teorías, tenemos a San Alberto Magno (1 206 -
1 280) llamado DoctorUniversal, considerado el Aristóteles de la Edad
Media, preparó la potasa cáustica (KOH), establece la composición del
cinabrio (SnS), señala el efecto del calor sobre el azufre utilizando por
primera vez el termino afinidad en el sentido químico que se conoce. Explica la preparación del minio
(PbjOJ, acetato de cobre y plomo. En su tratado de.De Alchimia deslinda y ataca frontalmente la ciencia
secreta practicada por algunos alquimistas, especialmente a los charlatanes fraudulentos que falseaban el
oro y la plata en beneficio propio, y expone las condiciones que debe reunir un alquimista, y que en gran
parte corresponde a los químicos modernos. Roger Bacon (1214- 1 294), en su obra Speculum Alchimiae
sostiene que hay un aire que es el alimento del fuego y otro que lo apaga. Difunde el empleo de la pólvora,
además practicaba la experimentación y combatió con tesón a Aristóteles. También realizó trabajos
notables en el campo de la óptica. Santo Tomás de Aquino (1 225 - 1 274) llamado comúnmente Doctor
Angélico, escribió un tratado sobre la esencia de los minerales y otro sobre la piedra filosofal. Raimundo
Luiio (1 235 - 1 315), llamado Doctor iluminado, escribió muchas obras y prestó mucha atención sobre los
productos volátiles de la descomposición de los cuerpos.
QUÍMICA MEDICINAL 0 IATROQUÍMICA
Ante el fracaso de lograr ¡a piedra filosofal y el elixir de larga vida, y
ante el surgimiento de mucha charlatanería y engaño, la práctica de la
alquimia llegó en cierto momento a ser prohibido por reyes y papas.
Entonces los esfuerzos se enfocaron haciala preparación de medicinas para
curar las enfermedades corporales de la humanidad.
La iatroquímica, tuvo su paladín más destacado en Paracelso (Felipo
Aureolo Teofrasto Bombast de Hohenheim), médico suizo, alquimista y
profesor, que atacó las creencias y prácticas médicas de su época con
lenguaje sarcástico e hiriente pluma; efectuó experimentos para encontrar
remedios químicos especificos contra enfermedades específicas y tuvo
mucho éxito. Paracelso (I 493 - 1 541)
alquimista y médico suizo.
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7. Un médiío alemán dei siglo XVI consultando a un
iattoquímico acerca de unapócima curativa que se está
destilando. Tal fue el comienzo de la actual relación
entrefarmacéutico y médico.
Paracelso fue el primero que utilizó el opio por sus propiedades medicinales, y los compuestos de hierro,
mercurio y arsénico que administró, todavía figuran en las farmacopeas actuales. Se reconoce a Paracelso
como el primer profesional verdadero de la medicina química. Desde entonces la química ha sido siempre
un aspecto importante de la educación y práctica médica.
Georg Agrícola (1 496 - 1 555), médico sajón, en su obra
De Re Metallica expone en forma clara, todos los
conocimientos metalúrgicos de su época, y en la que se
manifiestan preocupaciones de químico y de ingeniero.
La metalurgia había adquirido en esta época, un gran
desarrollo, lo que condujo a una fabricación industrial de
ácidos y a practicar el ensayo de minerales, se inició así el
análisis quimico.
Entre los seguidores de Paracelso, citaremos a
Libavius (1540 - 1616), médico alemán que preparó
cloruro estannico (SnCl4), estudió los fundentes utilizados
en metalurgia y obtuvo muchos medicamentos. Van
Helmont (1 577 - 1 644), médico belga, estudió con
mucho cuidado y entusiasmo el crecimiento de una planta
y rechaza categóricamente a los elementos Aristotélicos,
inventó el termino gas y estudió el gas silvestre (gas
carbónico, COJ. Lemery (1 645 - 1 715) que en su
voluminosa obra Cours de Chymie describe las distintas
operaciones de la química.
ADELANTOS TECNICOS DE LA ALQUIMIA
Según el químico J.B Dumas (siglo XIX): “La ciencia de la
química nació en el torno del alfarero, en el taller del vidriero,
en la forja del herrero, y en el salón del perfumista". Sin
embargo, cada una de estas técnicas ingeniosas no habrían
existido, si es que, los alquimistas no lo hubiesen
perfeccionado con el tiempo. Aquí, valga la famosa afirmación
de E. Rutherford: “No está en la naturaleza de las cosas que el
hombre realice un descubrimiento súbito e inesperado; la
ciencia avanza paso a paso y cada hombre depende del trabajo
de sus predecesores”.
Los alquimistas, con la finalidad de obtener sus metas
máximas (piedra filosofal y el elixir de la eterna vida), durante
muchos siglos, trataron toda clase de materiales (metales,
minerales, vegetales, carne, pelo, plumas, huesos, esencias y
excremento), con toda clase de procedimientos técnicos
(calcinación, sublimación, fermentación, almagamación,
reverberación, rectificación, filtración, etc.). Para ello usaron
una amplia variedad de equipos rudimentarios que fueron
ideando a medida de sus necesidades.
A la práctica de la alquimia se dedicaron casi
toda una familia, padres, hijos y parientes.
Mezclaron todo tipo de materias en busca de sus
metas máximas (piedrafilosofal y el elixir de la
eterna vida).
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8. Muchos de sus rústicos aparatos se han ido perfeccionando
hasta convertirse en aparatos o piezas que son hoy día parte de
los elaborados instrumentos de laboratorio y de complejos
aparatos industriales. La destilación era uno de los
procedimientos mas utilizados por las alquimistas y el apartado
básico fue el alambique. Aun hoy, la destilación es la operación
unitaria de mayor importancia en la industria química y la más
importante técnica de separación en el laboratorio de
investigación.
Entre los instrumentos de laboratorio mas utilizados fueron
la balanza, el mortero, el horno, el embudo, tenazas, el crisol y
los matraces.
Así pues, la alquimia, al margen de sus relaciones con
imágenes de magia y fraude, de místicos encantos y misteriosos
simbolismos, aportó enormemente en el desarrollo de las técnicas
y dispositivos químicos para el estudio de la naturaleza de la
materia.
6. RENACIMIENTO CIENTÍFICO
El Renacimiento, primero en el campo de la literatura y después en el de las artes, pasó pronto al
pensamiento científico, y al unirse observación y teoría se inicia la ciencia experimental que sustituye a las
especulaciones filosóficas de la Edad Media. Leonard de Vind (1 452 - 1 519) es el encargado de introducir,
los principios de Renacimiento en los dominios científicos. Le sigue Francisco Bacon (1 561 -1 628), el
teórico del método experimental, en su obra Novum Organum, introduce la observación en sistema
filosófico, además sostenía de que la ciencia debe cumplir el doble objetivo de iluminar nuestra mente y de
mejorar las condiciones de vida del hombre. A Galileo (1 564 - 1 642) famoso astrónomo y físico italiano,
se debe el cambio total de algunas doctrinas científicas de su tiempo. Descartes (1 596 - 1 650), filósofo
francés, en su obra Discurso del Método establece claramente las bases del método científico.
Las nuevas ideas lograron grandes avances en Matemáticas, en Fisica y en Filosofía, y al pasar después
a la Química, cambia radicalmente la mentalidad de sus cultivadores: En muchos países se comenzaron a
crear Academias científicas, el primero fue en Nápoles (1 560), luego en Londres, París, Madrid, Barcelona,
etc.
Sólo se precisaba disponer de una técnica de medición para que la química pueda desarrollar su
carácter de verdadera ciencia.
Robert Boyle (1 627 - 1 691), químico irlandés, fue el primero en romper abiertamente con la tradición
alquimista. En su obra The Sceptical Chymist (“El químico escéptico"), establece el concepto moderno de
elemento y compuesto o “mixto”, una diferenciación entre mezcla y combinación química. Estudió la
compresibilidad de los gases. Descubrió el sulfhidrato amónico (licor de Boyle) que es de gran importancia
en química analítica, jarabe de violeta (que se utilizó como indicador ácido -base), etc. Boyle es el primer
hombre de ciencia que adopta la teoría atómica para explicar las transformaciones químicas, y sus
investigaciones en el campo de la física^ de la química hace que se le considere como el precursor de la
química moderna al hacer de ella el estudio de la naturaleza y composición de la materia en vez de ser un
simple medio para obtener oro o de preparar medicamentos, como lo era hasta ese entonces.
______________________________________________________________ . Breve historia de la Química
Algunos instrumentos y materiales que
usaron los alquimistas del siglo XVI. Se
observa la balanza, los hornosy elfuelle, el
mortero y el pistilo, las tenazas, los
embudos, el mazo y la lanza, las retortas, el
crisol y los matraces. Ya perfeccionados,
continúan siendo artículos importantes de la
moderna tecnología e investigación química.
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9. 7. LA TEORÍA DEL FLOGISTO:una explicación de l a com bustión
A principios del siglo XVIII. G.EmstStahl(l 660 - 1734), químico y médico alemán, propuso la teoría
del flogisto para explicar el fenómeno de la combustión. Se basa en las ideas del alquimista alemán J.
Johann Becher (1 635 - 1682). Supone que cuando un cuerpo combustible ardia se desprende el flogisto
con acompañamiento de luz y calor, y queda la “ceniza". Por lo tanto la "ceniza” o residuo que queda era
el cuerpo material inicial menos su flogisto (o cuerpo material desflogisticado).
De acuerdo con esto, las sustancias que arden rápidamente o cuanto mas inflamable sean, contienen
una gran cantidad de flogisto y viceversa. Esta fue la primera teoría importante de la química. En forma
simplificada, para un metal combustible tenemos:
(Metal (en la combustión) ceniza + flogisto]
El principal interés de la teoría está en que explica el fenómeno inverso de la combustión (reducción
del óxido metálico), pues si se calienta la ceniza metálica con una sustancia rica en flogisto, tal como el
carbón, ésta cede su flogisto a la ceniza y el metal se restituye. Así por ejemplo, cuando se calienta un poco
de plomo pulverizado, se funde, quema y forma su "ceniza” (óxido de plomo de color amarillo llamado
"litargirio”). Si se calienta el litargirio con carbón (considerado flogisto casi puro) recupera la cantidad
precisada de flogisto y se convierte de nuevo en plomo metálico, que en forma simplificada sería:
Litargirio ,+ flogisto -* plomo
(óxido de Pb)
Í é é^' J /
Según la teoría delflogisto, el plomo al combustionarse liberaflogisto y deja una ceniza amarilla, ésta
al recibir elflogisto (del carbón) se convierte nuevamente en plomo.
No obstante, de que la teoría del flogisto fue considerado correcta por mas de un siglo, por eminentes
precursores de la química moderna, se presentaron varias dificultades. Se sabia que al calcinar un metal
y formarse su "ceniza” (óxido) aumentaba el peso, esto es, la pérdida del flogisto era acompañada por un
aumento de peso, y también que el aire era necesario para la combustión. El primer hecho pudo explicarse
mediante la hipótesis fantástica adicional de que el flogisto tenía un peso negativo, y el segundo, al
superponer que un medio material era necesario para absorver el flogisto. Otro aspecto era de que el aire
residual que quedaba luego de la combustión ocupaba un volumen menor que el aire inicial (antes de la
combustión).
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10. Breve historia de la Química
La teoría del flogisto sirvió de guía a los grandes investigadores del siglo XVIII, quienes frente a las
respuestas incoherentes de esta teoría buscaron respuestas coherentes en base a otros experimentos e
hipótesis, dando mició así una labor experimental, que constituye la base de la química como ciencia. Entre
ios más importantes tenemos:
René Antoine Réaumur (1 683-1 757),naturalistas, químico y físico francés, cuyas investigaciones
sobre la fundición de hierro permiten considerarlo como el fundador de la siderurgia científica y uno de los
instauradores de la industria moderna.
Andreas Sigismud MarggrafF (1 709 - 1 782), químico alemán, descubrió un nuevo procedimiento
para obtener el fósforo y el ácido fosfórico, obtuvo el zinc a partir de sus minerales y distinguió sales de
sodio de las del potasio por el color de la llama que emitían. Sus estudios acerca de la extracción del azúcar
a partir de la remolacha hicieron posible su fabricación industrial desde 1 796.
M.W. Lomonosov (1 711 - 1 765), químico ruso, hizo experimentos con la calcinación de los metales
en vasos cerrados, con empleo sistemático de la balanza. Además establece la constancia de la materia en
los procesos naturales o ley de conservación de la masa, sostiene que la combustión es una combinación
del cuerpo combustible con el aire y logró explicar las propiedades de los cuerpos a partir de la existencia
de átomos y moléculas (en 1 743) es decir mucho más antes que John Dalton. Pero lamentablemente para
su época, sus ideas fueron muy avanzadas, razón por la cual fueron ridiculizadas y olvidadas, hasta su
descubrimiento y publicación por su compatriota Menschutkin en 1 904.
Joseph Black (1 728 - 1 799), químico inglés, demostró que el “gas fijo” (gas carbónico) es fijado por
la cal (CaO). Sus estudios cuantitativos acerca de los carbonatos son modelos de lógica y unidad, que
sirvieron para dar al mundo científico una idea clara sobre la naturaleza de la combinación química.
Karl WfihelmScheele (1 742 - 1 786), químico sueco, uno de los más extraordinarios investigadores
de todos los tiempos. Descubrió el oxígeno (algo antes que Priestley, pero lo publicó posteriormente) y el
cloro (“espíritu de sal desflogisticada"), como producto de sus experimentos con el dióxido de manganeso
(MnOJ. Estudió diversos ácido inorgánicos y orgánicos como el fluorhídrico, cianhídrico, molíbdico,
tartárico y oxálico, aisló el gas sulfhídrico (H¡S) y la arsenamina (AsH,). Su nombre ha quedado unido al
arsenito de cobre que se conoce como “verde de Scheele”,y en el mineral scheelita (Wolframato de calcio).
En suobra Tratado elemental del aire y del fuego, indica que el aire es una mezcla de dos gases distintos,
el “aire ígneo” y el “aire viciado”.
Joseph Priestley (1 733- 1 804): El primer paso hacia una nueva teoría de la combustión, teólogo
inglés, no fue químico de profesión, pero hábil experimentador y firme creyente de la teoría del flogisto,
pero en 1 774 sin darse cuenta abrió el camino para su caída final. Priestley estaba experimentado con un
polvo rojo (HgO) que originalmente se había formado al calentar al mercurio en un crisol abierto, como era
muy curioso, decidió calentar el polvo rojo y recoger cualquier gas que se desprendiera. Dos
desconcertantes hechos surgieron con el extraño gas (oxigeno) formado:
1. Cuando se colocaba un ratón dentro de una campana de vidrio que contenía el nuevo gas, vivía tres
veces más que un ratón colocado dentro de una campana que contenía aire.
2. Una vela ardia por más tiempo y con más brillo cuando se colocaba dentro de una campana que
contenia este gas extraño.
Priestley llamó al gas descubierto "aire desflogisticado". Surgieron muchas dudas, ¿por qué la vela
ardía por más tiempo y con más brillo? Su tenaz adhesión a la teoría del flogisto le impidió progresar en
la interpretación de sus valiosas observaciones.
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11. Priestley, en 1 774, visitó a Lavoisier en París, a quien le comunicó de sus observaciones. Éste acepto
los hechos, pero no la teoría. ¿Podría ser, meditaba Lavoisier, que cuando las sustancias arden se une con
algo del aire, en lugar de desprender algo?. Rápidamente Lavoisier sometió su hipótesis, a una prueba. Se
acercaba el nacimiento de la química moderna.
Además de descubrir el oxígeno, Priestley desarrolló y perfeccionó la técnica de preparación, recogida
y manipulación de los gases. Preparó y estudió numerosos gases (HC1, NH3, SO,, N,0, NO, N02, PH3, C2H2,
etc.).
Henry Cavendish (1 731 - 1 810), químico inglés, dueño de una gran fortuna, dedicó toda su vida a
la química. Se dice de él “que fue el más rico de todos los sabios y el más sabio de los ricos”. Fue el primero
que utilizó la cuba de mercurio y al hacer actuar el H,SO, y HC1 acuosos sobre los metales (Fe, Zn y Sn)
descubrió en 1 766 el hidrógeno, al que llamó "aire inflamable”. Encontró con sorpresa que el hidrógeno
al combustionar con el aire y con el oxígeno se formaba agua y que las proporciones en que dichos gases
se combinaban eran de dos volúmenes de “aire inflamable” por un volumen de “aire desflogisticado” (0 2).
La síntesis del agua realizada en 1 781 constituye una fecha muy marcada en la historia de la química.
En un análisis que realizó al aire encontró que el oxígeno representaba un 20,8 % en volumen.
Cavendish, químico flogista, no supo comprender la importancia de sus investigaciones acerca de la síntesis
del agua.
8. ANTOINE LAURENTE LAVOISIER: LAS BASES DEL MÉTODO CIENTÍFICO
A. L. Lavoisier (1 743 - 1 794), el más brillante químico
francés, logró explicar la naturaleza verdadera de la
combustión y destruye por completo la teoría del flogisto. En
suobra Tratado Elemental de Química publicada en 1 789, crea
las bases de la química moderna y por ende del método
científico para las investigaciones en la ciencia.
Logró explicar la combustión con su famoso experimento
de doce dias que describimos a continuación: introdujo cuatro
onzas de mercurio puro en un recipiente de vidrio, sellado,
escribió “luego encendí el homo y lo mantuve así durante doce
días”. Al segundo día, habían empezado a aparecer diminutas
partículas de color rojo sobre la superficie del mercurio.
Cuando la mayor parte del mercurio se hubo convertido en un
polvo, Lavoisier, quitó el recipiente de vidrio, que había pesado
antes del experimento, y su contenido lo pesó nuevamente y
observó que no hubo aumento de peso. Como el recipiente
estaba sellado, nada pudo entrar o escapar durante el
calentamiento. Sin embargo cuando rompió el sello, notó que
el aire entraba violentamente al recipiente, que según él.
indicaba que parte del aire del recipiente se había consumido
durante el calentamiento, y había dejado espacio para que
penetrará más arre.
— ---------------------------------------
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12. Breve historia de la Química
Después de que entró el aire al recipiente, lo peso una vez más y comprobó el aumento en peso.
Dedujo entonces que este aumento igualaba el peso de algo que estaba en el aire contenido en el recipiente
y que se había combinado con el mercurio, formando el polvo rojo (HgO). Invirtió el experimento original,
pesó un poco de polvo rojo y lo calentó, observando que si convertía en mercurio y un gas idéntico al “aire
desflogisticado" de Priestley (02).
Además comprobó que la masa total (mercurio + gas) era idéntico a la masa de polvo rojo. ¡Se había
demostrado experimentalmente la ley de conservación de masa! Concluyó que el gas que había en el aire
era el responsable de la combustión. Le dio el nombre oxigeno (que significa engendrador de ácidos) a este
gas.
El experimento de Lavoisier podemos resumir con las siguientes ecuaciones químicas modernas:
Lavoisier establece la noción precisa de sustancia pura y adopta el concepto de elemento de R. Boyle,
halla la composición del aire por síntesis y por análisis, le da el nombre de hidrógeno (engendrador de agua)
al “aire inflamable” de Cavendish y que para toda combustión era imprescindible el oxígeno. En todas sus
investigaciones utiliza la balanza para comprobar sistemáticamente la ley de conservación de masa, "nada
se pierde, nada se crea”.
La revolución química producida por las ideas de Lavoisier condujo a una nueva nomenclatura, que
hoy nos parece tan natural, en la que los nombre de los cuerpos dan idea de sus constitución.
Esta tarea fue debida a cuatro eminentes químicos, Lavoisier. Guyton de Morvean, Berthollet y
Foureroy, quienes publicaron en 1787 una obra titulada Método de Nomenclatura Química, en la que se
introducen nombres que aún se utilizan.
La obra de Lavoisier, extensísima en el campo químico, invadió otras ciencias, fue el fundador de la
fisiología debido a sus estadios sobre la respiración, donde el oxigeno juega un papel importantísimo. Fue
el primer científico que realizó sus investigaciones con verdadero método científico.
Bajo iluminación de las nuevas ideas de Lavoisier, los químicos las aplican a sus investigaciones con
mucho éxito.
Se descubren las leyes ponderales de las combinaciones químicas: ley de conservación de masa
(Lavoisier), ley de proporción constante y definido (Proust, 1 799), ley de proporciones recíprocas (Richter
y Wenzel, 1 792) y ley de proporciones múltiples (Dalton, 1 804).
La teoría atómica-molecular de Dalton (1 803) explica las leyes de la combinación química en base
a la hipótesis de que la materia está constituida por átomos que poseen un peso característico y
permanecen indivisible en toda reacción química.
9. LA QUIMICA COMO CIENCIA
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13. J. Berzelius (1 835), acepta la teoría atómica y plantea una
simbología para elementos y compuestos, tan útil y fecunda en el
progreso subsiguiente, que se usa hasta hoy en día.
El Principio de Avogadro (1811) permite establecer y
diferenciar los conceptos de átomo y de molécula y crea las bases
para la determinación de pesos atómicos y moleculares (1 858).
El descubrimiento de la pila eléctrica de Volta (1 800) da
origen a la electroquímica, con los descubrimientos de nuevos
elementos (cloro, sodio y potasio) a cargo de Davy, y de las leyes de
la electrólisis por parte de M. Faraday (1 834).
La Química Orgánica se desarrolla más tarde con los trabajos
de Liebig sobre el análisis elemental orgánico iniciado por
Lavoisier, los conceptos de isomería y de radical introducidos por
Liebig y Berzelius (1 834), la síntesis en laboratorio de un
compuesto orgánico, la úrea, por parte de F. Wóhler (1 828), la representación de edificios moleculares por
Kekule (1 858) y con la destrucción de la doctrina de la “fuerza vital" realizada por Berthelot (1 853) al
obtener por síntesis numerosos compuestos orgánicos (alcohol metílico, acetileno, benceno, naftaleno.
antraceno, etc).
LaTennoquímica, con la medida déla energía calorífico que se manifiesta en las reacciones químicas,
iniciada por Lavoisier y Laplace, adquiere un significado especial a partir de los estudios de Hess, Thomson
y Berthelot (1 840) al querer medir los químicos las afinidades entre los cuerpos reaccionantes.
Para explicar las leyes experimentales que rigen a los gases, surge la teoría cinética de los gases y
del calor, desarrollado principalmente por Maxwell y Boltzmann, la cual afianza la creencia de la naturaleza
atomística de la materia y extiende su utilidad al proporcionar una imagen íntima del mecanismo de los
procesos químicos.
Elcarácter incompleto de muchas reacciones químicas, observado por Berthollet, condujo al concepto
de equilibrio químico, el cual, estudiado experimentalmente por Sainte Claire Deville (1 857), encuentra
su interpretación teórica en los estudios de Gibbs (1 876), de Van't Hoffy de Le Chatelier (1 880).
La cinética química o el estudio de la velocidad de las reacciones químicas tiene su base teórica en
la Ley de acción de masas propuesto por los químicos noruegos Guldberg y Waage (1 867) y una
significación industrial importantísima en el descubrimiento de los catalizadores, sustancias que,
permaneciendo inalteradas, aceleran por su sola presencia la velocidad de las reacciones químicas.
En el campo de las soluciones o disoluciones, fue de gran importancia en el avance progresivo de la
química la Teoría de las disoluciones, obra maestra del químico holandés Van't Hoff(1 8 8 6 ) y la teoría de
la disociación electrolítica propuesto por el químico sueco Svante Arrhenius (1 887).
La clasificación periódica de los elementos, establecido por el químico Dimitri Mendeleev y por el
alemán Lothar Meyer (1 869) llevó a pensar que los átomos debían ser complejos, modificando
profundamente las ideas que se tenían acerca de los cuerpos simples, lo cual comprobado posteriormente
en los estudios acerca de la conductividad eléctrica de los gases (con lo cual se descubrió el electrón) y en
los fenómenos de radiactividad (con su interpretación y desarrollo se descubrieron las partículas nucleares
del átomo).
En el campo de ácidos y bases, las teorías que dieron gran impulso y desarrollo fue la propuesta por
S. Arrhenius (1 884), Brónsted - Lowry (1 923) y de Lewis (1 923).
Un científico moderno realiza cuidadosas
observaciones, parle impórtame del
método científico.
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14. Breve historia de la Química
En el campo de enlace químico, un tema transcendental en la ciencia química, es importante resaltar
el aporte de Linus Pauling (1 901 - 1 994) del concepto de electronegatividad y el concepto de hibridación;
Gielbert N. Lewis (1 875 - 1 946) creador de la teoría Enlace por pares de electrones; R.J. Gillespie, quien
propuso la teoría de las repulsiones entre los pares de electrones de la capa de valencia (i 957) que dio
un gran impulso a la descripción de la geometría molecular, que a su vez es importante para explicar las
interacciones moleculares en estado líquido y sólido.
En el campo de Química Nuclear, el hombre ingresa a laEraNuclear a partir de 1 942, fecha en la que
se logra la primera reacción nuclear en cadena, por parte de Enrico Fermi. Lamentablemente, el primer uso
de la energia descomunal que se libera en estas reacciones fue con fines destructivos, con la fabricación de
armas nucleares mortíferas como las bombas atómicas que destruyó por completo dos pueblos japoneses
durante la segunda guerra mundial (1 945).
Actualmente, la energía nuclear también se usa con fines pacíficos: para generar electricidad de gran
potencia, fabricar motores atómicos de gran potencia, baterías atómicas de larga duración que es
importante en las investigaciones espaciales, etc. Además en las plantas nucleares, mediante reacciones
nucleares controladas, se han sintetizado elementos artificiales y radioisótopos que tienen gran aplicación
actualmente.
Alquimistas italianos realizando la
destilación, para ello utilizaron el
alambique. Asi obtenían el "agua celestial"
o ‘la quinta esencia del agua de la vida".
La destilación era una de las operaciones
mas importantes para los alquimistas, como
lo es actualmente para el químico moderno.
El aparato de destilación que está utilizando
el químico moderno tiene su contrapartida
industrial en el inmensa unidad que se ve al
fondo, llamado torre de destilación o
fraccionamiento. La destilaciónfraccionada
es un procesofísico mediante el se separan
los componentes de una mezcla líquida
homogénea, en virtud a la diferencia en sus
puntos de ebullición.
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15. ENERGÍA QUÍMICA EN MARCAPASOS CARDÍACO
El marcapasos cardíaco es un aporte moderno de la ciencia que muchos de nosotros no tómanos en cuenta,
excepto las personas que lo utilizan. Estos marcapasos operan gracias a la energía de una batería, y la demanda
alentó el desarrollo de unas minúsculas baterías que generan esa energía, pero que infunden temor. Todas las
mañanas, deben poner en marcha la máquina humana, sin fallar, y todos los aparatos humanos permanecen
“encendidos" todo el tiempo. Aún más, mucha gente agrega varios años saludables a su vida, poniendo su fe
en las reacciones químicas que ocurren en estas baterías para generar, día tras día, la corriente eléctrica que
activa sus marcapasos.
Estas baterías tienen características especiales debido a que se implantan en el cuerpo humano. Deben ser
resistentes y herméticas, tener una larga vida y un peso mínimo y, por su puesto, deben ser no tóxicas.
Los químicos comenzaron a abordar este problema, y sus esfuerzos de investigación en electroquímica
desembocaron en el litio, un ingrediente metálico con el potencial de dar larga vida a las baterías.
Desgraciadamente, el litio es altamente reactivo, se quema en el aire y reacciona con el agua para producir H2
inflamable. Si el litio debía ser usado, era necesario descubrir sistemas electrolíticos nuevos y no acuosos.
Las intensas investigaciones en relación con nuevos solventes y nuevos materiales para usarse en baterías
de alta energía y de larga duración condujeron al descubrimiento de un electrolito sólido para ser usado con
el litio metálico. Este electrolito sólido es el yodo, y la batería de litio-yodo se empleó en aplicaciones
biomédicas. Estas baterías revolucionarias tienen una duración de diez años, y su uso está muy difundido
actualmente. Los beneficios para aquellos que dependen de los marcapasos son incalculables.
La batería de litio-yodo no es el final de la historia, puesto que tiene un poder menor que el óptimo
requerido para ser usadas en otros órganos trasplantabas. La nueva investigación electroquímica nos dará la
respuesta. Lo hizo en el pasado y lo hará de nuevo en el futuro.
SANGRE ARTIFICIAL
La síntesis de sangre artificial es una de las grandes proesas logradas por los químicos. Se trata de una
mezcla homogénea o solución, en la que el disolvente es el agua y los solutos son perfluorodecalina (14 % en
volumen) y perfluorotripropilamina (6 % en volumen). Se comercializa con el nombre de flu o so l - d a desde
varios años.
F F F F
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CF3 -CF2-CF2-N -C F 2-CF2-CF3
1
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c f 2
I
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Ferfluorotriprópflamfet.
El 0 0 , y el oxigeno (OJ son extraordinariamente solubles en esta disolución. El fluosol- d a no lleva antígenos
(anticuerpos que hacen que una persona con sangre tipo A no pueda recibir sangre de un individuo tipo B), es
decir, es una sangre universal, se puede hacer transfusión de sangre a cualquier individuo. Además, puede
conservarse 50 veces más tiempo que la sangre normal, y hasta ahora no se le conocen efectos secundarios. Por
primera vez se usó en el Japón, actualmente se usa en muchos países y permite salvar muchas vidas.
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16. I
C A P Í T U L O
5 s i í b i í c s j p C í e m e l a
y S ÍS t e m a de
Unidades
Muestra a un químico que realiza observaciones minuciosas y análisis cuidadosos para determinar la
composición y propiedades de las sustancias químicas. Los pasos más importantes del método
científico son: laobservación, toma de apuntes, laexperimentacióny el planteamiento de hipótesis.
Muestraunconjuntode fármacos que han sido sintetizados en base a laciencia química. La industriade
medicamentos hasido lamás beneficiada con losavancesde lacienciaquímicaylatecnología.
Muestra modelos de metro y kilogramo patrón que se guardan en la Oficina Internacional de Pesas y
Medidas de Sévres (Francia). Dentro de las ciencias naturales la medición de magnitudes es
fundamental, para ello se emplean diferentes unidades de medida, que es necesario agruparlos en
Sistemade Unidades.
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17. Q u ím ica, C ie n cia y -
i s iSTEMA d e u n id a d e s
’ 3-;; •"
* *'£ómpráfíáer la implqrtocia(,de láquírrüc&cqmó uña ciencia central que sirve de base a otras
cienciasyqqiéíienf^ humáhás.. :
*; * Cqmpréhder cómo se UéVa á'Óatío la investigación científica ápücándó'ei método científico.
la necesidad de realizar mediciones paira eiiáriUficar fenómenos físicos y químicos
,utüizando sistepnás de unidadesl especiálmeñte élSistéma intemac«jrialJ(S;í},
« : Ser capaz dé conyertircpplq^er uñi^d d f.nnediílíi de un sisféma a o.tromediante el méfodo de
-■-’iiactór^eéonversión; y '' ' V .. V'-Íí-; ' *' ‘ '
INTRODUCCIÓN
Todos los cuerpos materiales tangibles o
intangibles que nos rodean: aire, agua, vestimenta,
los alimentos, las pinturas, el papel, los plásticos, los
m edicam entos, las bebidas gasificadas, la
generación de energía (eléctrica, luminosa,
calorífica, etc.), están relacionados directamente
con la ciencia química. Es más, si queremos
ahondar en los misterios de la tierra y del aire, que
son esenciales para la vida, debemos recurrir al
estudio de la química, ya que ésta sirve de base o
fundamento a las ciencias de la vida: la biología y la
Ssica.
La química interviene casi en todos los aspectos
de nuestra vida: cultura y entorno (social y
ambiental), por lo tanto, es enóneo pensar que la
química es meramente teórica, y sólo tiene que ver
con fórmulas y nombres complicados de
compuestos; cuándo respiramos, digerimos los
aísnentos, nos lavamos con jabón, nos limpiamos
« s dientes con cierta pasta dental, cocem os los
a&nentos, etc., estamos practicando química.
La conposición de los alimentos es pane del estudio de la
química ’
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18. Q üím isa
CONCEPTO DE QUÍMICA ___________________________________________
Es una ciencia natural basada en la observación y experimentación relacionado con los fenómenos
que sufre la materia, de tal modo que de ella se estudie su composición, constitución, propiedades
físicas y químicas, transformaciones y leyes que gobiernan dichos cambios en su estructura interna, así
com o la energía involucrada en el proceso.
IMPORTANCIA PEIA QUÍMICA l ' j ■ __________ .
La química es una ciencia central, porque sirve de apoyo a otras ciencias com o la física, la biología,
la geología, etc. Además, permite satisfacer las necesidades humanas en diferentes áreas o campos de
la actividad humana. Veamos:
En medicina. En esta área, la química aporta con la síntesis de los diferentes fármacos (antibióticos,
analgésicos, antidepresivos, vacunas, vitaminas, hormonas, radioisótopos, etc.), para el tratamiento de
muchas enfermedades y para el mejoramiento de la salud en general.
En nutrición. La química permite sintetizar sustancias llamadas saborizantes y colorantes para mejorar
ciertas propiedades de los alimentos, yque de ese modo, pueden ingerirse fácilmente; los preservantes,
para que los alimentos no se deterioren en corto tiempo; también la química determina ias sustancias
vitales que requiere el organismo (minerales, vitaminas, proteínas, etc.).
En agricultura. Gracias a los productos químicos com o abonos y fertilizantes, se aumenta la
productividad del suelo y se logra satisfacer las necesidades de alimentación; cada vez más crecientes;
además, con el uso de insecticidas, fungicidas y pesticidas, se controla muchas enfermedades y plagas
que afectan a las plantas.
En textiiería y cuidado de la ropa. La química ayuda potencialmente a satisfacer esta necesidad,
sintetizando muchas fibras textiles (rayón, orlón, dracón, nylon, etc), colorantes parael teñido, sustanciéis
para el lavado (jabones, detergentes, etc.), preservantes de fibras naturales y Sintéticas, etc.
Medio ambiente. Ayuda en el tratamiento y control de las sustancias contaminantes que afectan
severamente a nuestro ecosistema natural (agua, suelo y aire), y en la asistencia en los desastres
ecológicos tales com o derrames de petróleo, caída de lluvia ácida, incendios forestales y domésticos,
etc.
Otras industrias. En la obtención de papel, cartón, resinas, ácidos (HCI, H2SO.,, HN03,etc.), fabricación
de aleaciones y materiales resistentes o ligeros para construir naves espaciales, buques, vehículos
terrestres, etc.
Además, la química sirve de ayuda a la Arqueología (para determinar la antigüedad de restos fósiles y
de ese m odo fechar los restos hallados), Mineralogía (en técnicas de extracción, y purificación de
metales), Astronomía (combustibles químicos para los cohetes, ropa y alimentos concentrados para
astronautas), etc.
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19. DIVISIÓN DE IA QUÍMICA
Capítulo I
Química. Ciencia y Sistemas de Unidades
Por su gran amplitud y desarrollo, la química se divide en:
1. Química general
Estudia los fundamentos o principios básicos comunes a todas las ramas de la ciencia química.
2. Química descriptiva
Estudia las propiedades y la obtención de cada sustancia químicamente pura en forma
particular. Podemos subdividirla en:
2.1. Química inorgánica. Estudia todas las sustancias inanimadas o del reino mineral.
2.2. Química orgánica. Estudia todas las sustancias que contienen carbono (con excepción de CO,
C 0 2, carbonates, etc.) ya sean éstos naturales (provenientes del reino animal y vegetal) o
artificiales (plásticos, fibras textiles, etc.).
3. Química analítica
Estudia las técnicas para identificar, separar y cuan tificar las sustancias orgánicas e inorgánicas
presentes en una muestra material, o los elementos presentes en un compuesto químico.
Se subdivide en:
3.1. Cualitativa. Estudia las técnicas para identificar las sustancias químicas (simples y
compuestas) en una muestra material o los elementos químicos presentes en un compuesto.
Así por ejemplo, se ha determinado que en el agua pura sólo hay dos elementos: hidrógeno y
oxígeno; en la sal común, cloro y sodio; en el azúcar de mesa, carbono, hidrógeno y oxígeno.
3.2. Cuantitativa. Estudia las técnicas para cuantificar las sustancias químicas puras en una
muestra material o el porcentaje en peso que representa cada elemento en un compuesto, para
luego establecer su fórmula química. Así por ejemplo, tenemos que en el agua hay 88,89 % en
peso de oxígeno y 11,11 % de hidrógeno, luego, la fórmula del agua será H20.
Química aplicada
Por su relación con otras ciencias y su aplicación práctica, podemos subdividirla en:
4.1. Bioquímica. Estudia la composición, estructura y funciones de las moléculas complejas que
forman sistemas biológicos, e intervienen en procesos químicos vitales, com o la fotosíntesis,
digestión, respiración, reproducción, circulación, etc.
4.2. Fisicoquímica. Estudia todos los procesos en los que se relacionan los principios y leyes físicas
y químicas, com o por ejem plo en la estructura atómica y molecular; termodinámica,
propiedades de los gases, líquidos y sólidos, etc.
4.3. Química industrial. Estudia la aplicación de procesos químicos y los insumos para la
obtención de productos químicos sintéticos a gran escala, com o por ejem plo los plásticos,
caucho sintético, combustibles, fibras textiles, fertilizantes, insecticidas, jabones, detergentes,
ácido sulfúrico, soda caústica, cloro, sodio, ácido sulfúrico, etc.
4.4. Petroquímica. Estudia la aplicación de procesos y principios químicos para obtener los
productos industriales a partir de los derivados del petróleo, carbón y gas natural.
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20. Capítulo 1
Química. Ciencia y Sistemas de Unidades
Si los gobiernos no actúan con sensatez y sabiduría, con politicéis pacifistas y con control del medio
ambiente, la tecnología puede aceirrear el exterminio de la raza humana en corto tiempo.
La humanidad necesita alimentación, provisión de agua, educación, medicinas, viviendas, etc., y la
tecnología ofrece poderosos medios para satisfacer esos requerimientos. El dinero que gasta el mundo
en armamentos en sólo dos semanas, sería suficiente invertir anualmente para lograr satisfacer todas
las necesidades humanas primarias que se m encionó anteriormente (cálculo estimado por la
Organización de las Naciones Unidas)
MÉTODO CIENTIFICO : . . _________ * _________________________________
Para adquirir los conocimientos científicos, el hombre de ciencia no actúa al azar o a ciegas; debe
proceder siguiendo un camino que implica un conjunto de pasos ordenados, los cuales se convierten
en una norma para realizar su trabajo y dar respuestas a las preguntéis que se formule respecto al tema
o problema particular que tiene entre manos el conjunto de dichas norma se llama método científico.
Pasos generales del método científico
1. Observación del fenómeno. El científico suele comenzar por la cuidadosa observación de los
hechos o fenómenos en estudio, las condiciones a las que se producen y sus características
particulcires. Por ejemplo, cuando se observa el fenóm eno de oxidación de un metal al someterlo
a una llama proveniente de un mechero: se observcirá detenidamente qué péirte de la llama (azul, roja
o amarilla) está en contacto con el metal y los cambios de color en su superficie metálica.
2. Registro de datos. Es de importancia fundamental que anote y registre exactamente lo que observa
durante el experimento. Para el ejemplo anterior, se anotará la parte de la llama que está en contacto
con el metal para estañar la temperatura, el cambio de color del metal con el tiempo, el aumento de
peso que experimenta, etc.
3. Organización de las observaciones. Muchos experimentos fracéisan porque los datos y los hechos,
por mucho cuidado que se tenga al observarlos y registrarlos con exactitud, no están orgéinizados de
m odo que revelen uña tendencia o patrón, es decir, una regularidad; ésto se ve con mayor facilidad
si los datos se disponen en una tabla preparada con cuidado, graficando los resultados, usando
símbolos, etc.
4. Formulación de hipótesis. Una vez observada la regularidad, el científico busca explicar el
fenóm eno detalladeimente y en forma completa; para ello, plantea una suposición, que es lo que se
llama hipótesis científica.
5. Comprobación experimental. Una vez planteada la hipótesis, ésta debe explicar otros fenómenos
similares, para ello es necesario reeilizar nuevos experimentos en idénticas condiciones.
6. Conclusiones lógicas. Luego de la comprobación experiméntal, el científico busca una conclusión
lógica y formal para el fenóm eno observado.
7. Comunicación de los resultados. Las conclusiones deben ser comunicadas por escrito a otros
científicos que trabajen en el mismo campo, para que ellos también tengcin la oportunidad de objetar
o corroborar las conclusiones, en cuéilquier lugar donde ellos trabajan.
Si la hipótesis científica llega a comprobarse en cualquier lugar del mundo, se convierte en una Ley
Científica.
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21. Sluímwa.
4.5. Geoquímica. Estudia la composición química de la tierra. Los objetivos principales de la
geoquímica son: (1) la determinación de la abundancia absoluta y relativa de los elementos
químicos en la tierra, (2) estudio de la distribución y migración de dichos elementos en las
diversas partes de la tierra (atmósfera, hidrosfera y litosfera) y en sus minerales y rocas,
intentando determinar las leyes o principios que rigen tal distribución y migración.
4.6. Astroquímica. Estudia la composición química de los astros. Así por ejemplo se ha
determinado que la atmósfera del planeta Marte contiene nitrógeno (N2), anhídrido carbónico
(C 0 2), helio (H e) e hidrógeno (H2).
4.7. Farmoquímica. Estudia las propiedades de las sustancias químicas y su acción nociva o
benéfica sobre los seres vivos. Por ejemplo, la acción de la penicilina, las drogas y antibióticos
en seres humanos.
qENQA Y TECNOLOGÍA____________________- '__________ ' '■ ' " ' :
¿Qué es la denda?
En ios libros de ciencia, encontramos conocimiento científico, pero es un error creer que la ciencia
es solamente lo que dicen tales libros o lo que nos enseñan los expositores (profesores y científicos) en
clases y conferencias. Porque la ciencia es principalmente una actividad, un “hacer cosas”. Todo
conocimiento científico adquirido genera nuevas preguntas, nuevos problemas y nuevos retos. Ese
renovado e incesante actuar de los científicos en la búsqueda de nuevas ideas y nuevas respuestas es
otro aspecto de la ciencia: la investigación científica.
En resumen, la ciencia es un conjunto de conocimientos sistematizados acerca del mundo en que
vivimos y, al mismo tiempo, es la actividad que realizan los científicos en procura de nuevos
conocimientos. La ciencia intenta comprender los cambios o fenómenos que ocurren en la naturaleza
y en la sociedad, para lo cual formula principios y leyes acerca de los hechos y puede así proponer
procedimientos para transformar el medio natural y social.
¿Qué es la tecnología?
Es la aplicación de los conocimientos
científicos en forma práctica sobre la
naturaleza, transformándola y sirviendo a
la satisfacción de las necesidades
humanas, por m edio de ciertos
procedimientos específicos: las técnicas.
Las técnicas actuales se basan en
conocimientos científicos muy avanzados
y complejos, constituyendo poderosos
recursos para dominar el medio en que
vive el hombre. Vivimos un elevado
desarrollo tecnológico, que incluso es
capaz de producir la destrucción de la
especie humana, a través de arméis
t nucleares, armas químicas, contami- tecnología moderna utiliza la energía nuclear para buques y submarinos
nación ambiental etc, al ser empleados muy veloces y de alto tonelaje.
con fines privados.
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22. Qiiim isa
NOTACIÓN CIENTÍFICA
-V”
En la ciencia química y física, es muy común tratar con números pequeños y graneles com o resultado
de alguna medición de una determinada magnitud. Podemos representar estos números de manera
sencilla y cóm oda utilizando criterios de redondeo de números y múltiplos de diez, lo que se ¡lama
simplemente notación científica.
Antes de tratar la notación científica, recordemos cóm o representar los múltiplos y submúltiplos de
diez.
Los múltiplos de diez pueden representarse expresando diez elevado a una potencia (exponente)
positiva.
Ejemplo:
100 = 1 0 x 1 0 = 102
1000 = 10 X 10 X 10 = 103
1000 000 = 10 X 10 X 10 X 10X 10 X 10 = 106
Las fracciones de diez (o submúltiplos) se representan en forma semejante con la única diferencia
que en este caso se utiliza exponente negativo. Por ejemplo:
— = 0 ,1 = 1 0 ' ; — = 0,01 = 10'2 ; — -— = 0,0001 = 10 4
10 100 10 000
Como se observa en los ejemplos, el exponente positivo nos indica el número de posiciones de la
com a decimal que se debe correr hacia la derecha a partir del uno (1) y completando con ceros, así:
103 = 10 0 ^ . (la com a decimal corrió 3 lugares hacia la derecha)
105 = 1 0a com a decimal corrió 5 lugares hacia la derecha)
El exponente negativo nos indica el número de posiciones de la com a decimal que se debe correr hacia
la izquierda, a partir del uno (1) y completado con ceros, así:
10 2= (la com a decimal corrió 2 lugares hacia la izquierda)
10"* = (la com a decimal corrió 4 lugares hacia la izquierda)
La notación científica tiene las siguientes formas:
a, b x 10"" o con dos dígitos significativos
a, be x 10"" <h con tres dígitos significativos
a, bed x 10±n o con cuatro dígitos significativos
Donde:
a * 0 ; b, c, 0 = 0 6 * 0
n = exponente de diez, indica el número de lugares o posiciones que debe correr la com a decimal.
Ejemplo 1 Como la com a decimal se corrió tres lugares
Escribir el número 4 766 en notación científica. hacia la izquierda, la potencia de 10 será 3 (para
Resolución: que la com a decimal regrese a su posición
Se debe colocar la coma decimal entre el 4 y el 7. original), así:
4.7 6 6.
4,766 x 103
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23. Capítulo I
Ejem plo 2
Escribir 0,000123 en notación científica.
Resolución:
Se debe colocar la com a decimal entre el 1y el 2.
0 ,_ 0 0 0 j,2 3
Com o la com a decimal se movió cuatro lugares
hacia la derecha, el exponente de 10 será -4
(para que la com a decimal corra hacia la
izquierda y de ese modo regrese a su posición
original), así: 1,23 x 10'
4,5 x 109años
2,656 x 10'23g
.Quím ica, Ciencia y Sistemas de Unidades _ _ _
Ejem plo 5
Simplificar la siguiente expresión:
g _ 0,6 x 4,02 x 0,05
40,2 x 0,2
Resolución:
Expresando las cantidades decimales en potencia
de 10, tenemos:
-2 / - 2
Ejem plo 3
La edad de la tierra es aproximadamente
4 500 000 000 años. Expresar este número en
notación científica.
Resolución:
Se coloca la com a decimal entre el 4 y el 5.
4 5 0 0 0 0 0 0 0 0
Com o la com a decimal se movió 9 lugares hacia
la izquierda, el exponente de 10 será 9, así:
Ejemplo 4
Un átomo de oxígeno pesa aproximadamente
0, 000 000 000 000 000 000 000 02656 gramos.
Expresar este peso en notación científica.
Resolución:
Se coloca la com a decimal entre el 2 y el 6.
O Q 0 0 0 O 0 0 9 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2 .6 5 6 g
y com o la com a decimal se corrió 23 lugares
hacia la derecha, el exponente será -23, así:
E =
6 x 10'1x AfÚx l/ " x 5 * l / ’
402* l / ' ' x 2 x
= 15x10 3 = l,5x lOxlO'3
E = 1,5 x 10'
Ejem plo 6
La luz monocromática de color amarillo presenta
la longitud de una onda completa igual a
4 350x10 * cm. ¿Qué longitud en centímetros le
corresponde a 2 x l0 10ondas?
Resolución:
Una onda
La longitud total de 2x 10’° ondas será:
L = 2x10'° x 4 350 x 10 8cm
= 8 700 x 102cm
= 8,7 x 103 x 102cm
L = 8,7 x 105cm
En conclusión, si la com a decimal corre hacia la:
derecha ( - ) =* el exponente será negativo
izquierda ( - ) -* el exponente será positivo
Otros ejemplos:
I. 14 000 < > 1,4 x 104(con 2 dígitos)
< > 1,40 x 104(con 3 dígitos)
II. 5 580 < > 5,580 x 103 < > 5,58 x 103
III. 0,00864 < > 8,64 x 10 3
Ejemplo 7
Una persona pesa 83 kg. Expresar el peso de la
persona en gramos usando notación científica.
Dato: 1 kg = 1000 g
Resolución:
W = 83 kg = 83 x 103g
W = 8,3 x 10 x 103g
W = 8,3 x 104g
3b
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24. MEDICIÓN Y SISTEMA PE UNIDADES
Cuando se quiere cuantificar ciertas
magnitudes corno la masa, volumen,
tiempo, densidad, velocidad de un móvil,
temperatura, presión, etc., se emplean
instrumentos de medida y unidades
apropiadas. Por ejemplo, la tnasa de cierto
cuerpo se mide en la balanza, que registra,
digamos, 20 gram os (20 g); e! peso de un
cuerpo se mide con el dinamómetro que
registra digamos 50 Newton (50 N); la
temperatura de una muestra de agua se
mide con un termómetro, que registra, por
decir, 15,5°C; la densidad del alcohol etílico se mide con el densím etro y nos registra 0,789 g/mL (a
20°C); el volumen de una muestra de ácido sulfúrico se mide con una probeta y nos indica digamos
84,4 mL.
Como se puede apreciar en estos sencillos ejemplos, utilizamos diversas unidades de medida y su
representación simbólica. Por lo tanto, todo estudiante de ciencias debe conocer las diversas unidades
y sus respectivas equivalencias.
Diferentes tipos de termómetros que se fundamentan en la dilatación del
mercurio, utilizados en laboratorios clínicos y químicos.
En el laboratorio encontramos diferentes tamaños de probetas y Balanza gramera, permite medir la masa de las sustancias
matraces para medir el volumen de un liquido, tal como se muestra con una precisión de hasta un décimo de gramo (0,1 g).
en la figura.
36
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25. Q n ím im Ciencia y Sistemas de Unidades
S IS T E l^ ClAsiCO PE - i'
. i Sistémá p e r ic o ■ -- Sistéthá inglés
Magnitud ;%^Si»Íéimá absoluto^’ífe Sistema Sistema Sistema
-'-v : /■' ' ■ . CGS , , MKS técnico absoluto técnico
Longitud
centímetro
(cm )
metro
(m )
metro
(m )
pie
(ft)
pie
(ft)
Masa
gramo
(g )
kilogramo
(kg)
UTM
libra
(Ib)
slug
Tiempo
segundo
(s)
segundo
(s)
segundo
(s)
segundo
(s)
segundo
(s)
Fuerza
dina
(din)
Newton
(N )
kgf Poundal lbf
Energía
Ergio
(erg)
Joule
(J)
kgf.m Poundal.ft Ibf.ft
Donde:
UTM = Unidad técnica de masa
kg f ó kg = kilogramo fuerza
Las magnitudes fundamentales son la longitud (L), masa (M ) y tiempo (T), considerándose, las
demás, magnitudes derivadas.
y
PRfNaPAlES EPUlVALENClAS DE UNIDADES > ^ ^
Longitud " ■; Masa(M) ' ;
1m = 10dm = 100cm = 103mm
1km = 1000 m = 105cm
1 milla marítima (náutica) = 1852 m
1 milla terrestre = 1609 m
1angstróm (Á ) = 10 8cm = 10~lo m
1yarda (yd) = 3 pie = 36 pulg
1 pie (ft) = 12 pulg = 30,48 cm
1 pulgada (pulg) = 2,54 cm
1 miera (/i) = 10"8cm = 10 6m
1kg = 1000 g = 2,2 Ib
1Ib = 16onzas = 453,6'g
1onza = 28,35 g
1UTM = 9,807 kg
1slug = 1,488 UTM
1tonelada (tn) = 1000 kg
‘ '^ T ie m p o lr )'
1 semana = 7 días
I día = 24 horas
1 h = 60 min = 3600 s
1 min = 60 s
1dina (din) = S 'cm
s 2
1Newton (N ) = kg.m = io 5din
s 2
1 poundal = 0,138 N
1 kgf = 103gf = 9,8 N
1 lbf = 0,448 N
37
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26. Q u i m b a
1joule = 107ergios
1 caloría (cal) = 4,184 J
1 kcal = 1000 calorías
1electronvoltio (eV ) = 1,6x10 "12ergios
1BTU = 252 cal
BTU = British Termal Unit
1 litro x atm = 101,3 J
1 mililitro (m L) = lcm 3 (cc)
1 litro (L ) = 1 dm3 = 103mí
1 barril = 42 L
1 botella = 956 cc (m L)
1 galón inglés = 4,545 L
1 galón americano = 3,785 L
1 pie3= 28,32 L
/, . ' ' - Á r e i S ® : j ; - /
1 m 2 = 104cm 2 = 10,76 pie2
1 área = 100 m2
1 hectárea = 100 áreas = 104m2
1 acre = 40,5 áreas = 43,560 pie2
lm 2 = 100 dm2
1 atm = 76 cmHg=760 mmHg
= 1033 g^/cm2
= 14,7Íb’ /pulg2 ( p s i)
= 1,013 x 105Pa
lbar = 106 dina/cm2
SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES (S.l.)' - J ;
Ante la diversidad de sistemas de unidades y las diversas equivalencias, que hace tediosas las
operaciones, para homogenizar unidades, nació oficialmente en 1 960 el S.l. que utiliza muy pocas
unidades y es una ampliación de la forma MKS del Sistema Métrico Decimal. En la decimocuarta
Conferencia General de 1971, el Comité Internacional de Pesas y Medidas fija 7 unidades de base, 2
suplementarias y unidades derivadas, con sus símbolos correspondientes aceptados por todos los países
del mundo.
En nuestro país a partir de 1 985 es obligatorio su uso, com o Sistema Legal de Unidades de Medida
del Perú (SLUMP).
Unidades en el sistema internacional
". -1i ■---- -i;.., ""i" ..JTi..
M agnijtad¿‘:;3 f ‘ftw 4 g ; í^ n W tó d ^ íjÍ ^Símbolo
Longitud metro m
Unidades base o
FUNDAMENTALES
Masa kilogramo kg
Tiempo segundo s
Intensidad de corriente
eléctrica
Ampere A
Temperatura Kelvin K
Intensidad luminosa candela cd
Cantidad de sustancia mol mol
Ángulo plano radián rad Unidades
SUPLEMENTARIAS
Ángulo sólido estereorradián sr
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27. — _______________________________________________________________________ Química, Ciencia y.Sistemas de Unidades
Unidades derivadas
Se caracterizan porque están expresadas en función de las unidades fundamentales, así:
• ‘ ;• Magnitud física y/ Unidad /-C. ; Símbolo
Área metro cuadrado m2
Volumen metro cúbico m3
Densidad
kilogramo por metro
• cúbico
kg/m3
Fuerza newtdn N
Presión pascal Pa
Trabajo, Energía joule J
Tensión o fuerza electromotriz
(FEM)
volt V
Cantidad de carga eléctrica coulomb c
Frecuencia hertz Hz
Potencia, flujo calorífico watt W
El nombre de las unidades se escriben con letras minúsculas, salvo en caso de comenzar la frase o
luego de un punto. El símbolo de las unidades también se representa con letra minúscula, excepto si
proviene de nombres propios de científicos.
Los símbolos no se pluralizan y no lleva punto.
Ejemplo:
Incorrecto ** ¡.i?* í};.,.,S e le e "v ;; ; •
4,8 ms 4,8 m 4,8 metros
22,4 Lts 22,4 L 22,4 litros
7 gs 7 8 7 gramos
Los nombres que provienen de científicos deben mantener su forma original.
Ejemplo: _ ____________ _____________________
„ Incorrecto , Correcto y ,¡^ Se lee
4 voltios 4 volt 4 voltio
6 amperios 6 ampere 6 ampere
Los nombres se escriben en singular cuando la cantidad indicada se encuentra en el intervalo cerrado
[1; -1). Se*escriben en plural cuando la cantidad indicada es mayor que 1 y menor que -1; con
excepción de las unidades hertz, Siemens y lux.
Ejemplo:
. -* •Plural
1 metro 8 metros
0,5 mol 1,5 moles
0,8 radián 20 radianes
0,5 metro 1,8 metros
1 hertz 20 hertz
0,6 lux 7 lux
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28. Capítulo I
Química. Ciencia y Sistemas de Unidades
Ejemplo: Para un millón de kilogramos.
Resolución:
Como un millón equivale a 106(prefijo m ega) y un kilo es 103, entonces se puede escribir así:
106x l0 3g = 109g = 1 Gg
Incorrecto Correctp‘Á*5<_-
1 Mkg 1 Gg
Un megakilogramo Un gigagramo
La importancia del dominio de este tema es de realizar las respectivas conversiones entre unidades, ya
que, para poder realizar operaciones entre magnitudes, se debe homogenizar unidades.
MÉTODO PÍE,CONVERSIÓN PE ONIPADI^:?
Se basa en la equivalencia de una unidad de medida con otra; para ello, se usa el método del factor
unitario.
Factor unitario
Es un procedimiento para convertir una unidad a otra por medio de factores de conversión. El factor
de conversión es una relación de igualdad o equivalencia entre 2 unidades o cantidades expresadas en
forma fraccionaria, cuyo valor es la unidad.
Así:
La relación en el sistema métrico
lm = 10 cm
Esto se puede expresar com o factor unitario:
. 1m . . 102cm
1 = o 1 = ■
Resolución:
• Equivalencias:
1 km = 103m
1 h = 3600 s
■ Sea la velocidad “v”
X
10 cm lm
v = 721™ X1 J = 72 teft v/lojnW j { )
h V * VSüT/ 3600sV
Igualdad de cantidad en el sistema métrico e
inglés.
1kg = 2,2 Ib
v = 20 —
Expresando com o factor unitario se tiene:
. 1kg , . 2,21b
1 = -----2^ o 1 = —-----
2,2 Ib 1kg
Ejemplo 1
Un vehículo se desplaza a la velocidad de
72 ¿Cuál es la velocidad en — ?
h s
Ejemplo 2
Convertir 11 Ib a gramos
Resolución:
Sea la masa “m ”:
m = l l ) b x i Í x i ^
2 ,2 ¡é
m = 5000 g
41
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29. Químisa
PREFUOS DEL SISTEMA INTERNACIONAL
Son usados para formar ¡os nombres y símbolos de los múltiplos y submúltiplos decimales del
Sistema Internacional. _____ ___ _______________________
Prefijo , Símbolo Factor
exa E 1018
peta P 10'5
tera T 1012
Para giga G 109
m últiplos m ega M 106
kilo k 103
hecto h 102
d eca da 10
deci d 10 1
centi c 10 2
mili m 10 3
Para m icro 10 6
SUBMULTIPLOS nano n 10 9
pico P 10 12
fem to f 10 15
atto a 10 18
Los prefijos tienen por finalidad expresaren números más sencillos magnitudes muy grandes o muy
pequeñas, así:
10 000 L equivale lOxlO3L = 10 kL,
3600 000 m equivale a 3,6x 106m = 3,6 Mm
0,0000000032 m equivale a 3,2x10 9m = 3,2 nm
0,000000000025 s equivale a 25x 10~12s = 25 ps
Se observa que para expresar una determinada magnitud, se realiza de la siguiente manera:
; Cantidad ;
j Numérica [PREFIJO] [UNIDAD] i
Asi, se tiene:
24000 m < > 24x 103m = 24 km
Debemos recordar que cuando se expresa un número utilizando la notación científica, por
convención la potencia de 10, se escoge de modo que se halle un solo dígito a la izquierda de la coma
decimal en el número ordinario.
Ejemplo:
8464 J o 8,464 x 103J = 8,464 kJ
0,0000572 W < > 5,72 x 10 5W
En el sistema internacional de unidades, no se utilizan prefijos compuestos.
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30. P roblem as R esueltos
PreMemai
La química es una ciencia experimental que no
estudia la materia, en cuanto se refiere a:
A ) Su composición
B) Sus propiedades físicas y químicas
C) Las leyes que gobiernan sus transformaciones
D) Los cambios de energía asociados a la
materia
E) Las leyes del movimiento que los gobierna
Resolución:
Las leyes dei movimiento que gobiernan a los
cuerpos materiales son estudiadas por la ciencia
física y no la química.
Rpto: B
Prablema2
Señale la disciplina que
conocimientos químicos
A ) Física
C) Medicina
D) Lengua y Literatura
Resolución:
El estudio de Lengua y Literatura no requiere el
apoyo de la ciencia química.
R pta:t>
Prablema3
Estudia los fundamentos o principios básicos
comunes a todas ias ramas de la ciencia química:
A ) Química descriptiva
B) Química inorgánica'
C) Química general
D) Química analítica
E) Química aplicada
Resolución:
Los principios básicos comunes a todo el campo
de la ciencia química es estudiado por la química
general.
Problema4
Para determinar la constitución y fórmula de un
compuesto químico en forma experimental, se
requiere conocimientos de:
A) Química general
B) Fisicoquímica
C) Geoquímica
D) Química descriptiva
E) Química analítica
Resolución:
La química analítica permite identificar el tipo de
elemento y la cantidad en que interviene en la
estructura interna de un compuesto, para luego
establecer su fórmula. _______
íRpta: E
Problemas
Señale la disciplina que no pertenece a la química
aplicada
A ) Geoquímica B) Astroquímica
C) Química industrial
D) Química orgánica E) Petroquímica
Resolución:
La química orgánica es parte de la química
descriptiva que estudia los compuestos del
carbono, no pertenece a la química aplicada.
[Rpta:D
Problemas
La notación científica de los números 0,00405 y
24 808 son respectivamente:
A ) 4,5x10 5 y 2,48xl04
B) 4,05x10 5 y 2,4808x 104
C) 0,405x 10’2 y 2,48x 105
D) 4,05x10 3 y 2,4808x10"
E) 4,05x10 4 y 2,4808xl05
Resolución:
0,00405 = 4,05 x 10~3
VAJ j
24808 = 2,4808x104
R p t¿ ;C
no se apoya de los
B) Arqueología
E) Mineralogía
Rpta: D
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31. Capítulo I
Química, Ciencia y Sistemas de Unidades
Problema?
Señalar la proposición incorrecta:
A) La ciencia es sólo un conjunto de
conocimientos sistematizados acerca del
mundo en que vivimos.
B) La tecnología es la aplicación práctica de los
conocimientos científicos para actuar sobre la
naturaleza, transformarla y satisfacer las
necesidades humanas.
C) La tecnología actual se basa en
conocimientos científicos muy avanzados y
complejos
D) Los con ocim ien tos cien tíficos son
susceptibles de comprobación experimental
E) La ciencia y tecnología no se aplican con
neutralidad.
Resolución:
La ciencia no sólo es un conjunto de
conocimientos sistematizados acerca de la
naturaleza, sino también la investigación científica
en procura de nuevos conocimientos.
Rpia:Á
Problema!
¿Cuál de los siguientes pasos no corresponden al
m étodo científico?
A) Registro de datos
B) Comprobación experimental
C) Deducción de las fórmulas
D) Formulación de hipótesis
E) Observación del fenómeno
Resolución:
La deducción de fórmulas no constituye uno de
los pasos del método científico.
fyfái'C s
Problema9
Respecto a t e unidades, según el Sistema
Internacional (S.I.), indicar lo correcto
A ) 0,5 moles B) 20 radián C) 30 volt
D) 200 kgs E) 50 m.
Resolución:
Analicemos cada alternativa:
A ) Es incorrecto, en t e cantidades fraccionarias
comprendidas entre 1 y -1, la unidad no se
pluraliza. Debe ser 0,5 mol
B) Es incorrecto, en cantidades mayores a la
unidad, la unidad se expresa en plural. Debe
ser 20 radianes.
C) Es correcto, la unidad que proviene de
nombre de un científico lleva el nombre
original
D) Es incorrecto, la unidad no se pluraliza. Debe
ser 200 kg
E) Es incorrecto, luego de! símbolo de una
unidad no se coloca el punto decimal, en caso
de que se utilice el punto por cuestiones
gramaticales se debe dejar un espacio en
blanco.
^Rpta: cj
Problema10
Se adquiere 4galones (USA) de aceite lubricante.
Si la densidad del aceite es de 0,8 kg/L, y cada
kilogramo de aceite cuesta 2,25 soles, ¿cuál es el
costo total?
Dato:
1 galón USA = 3,785 L
Resolución:
Por el método de factor de conversión se tiene:
. . . . . . 3,785 L 0,8 kg S/.2.25
4 galones USA x — :-----------x —— 2 x —— '■—
galón USA 1L kg
— Costo = S/.27,2
Problema11
El diámetro de cierto átomo es 2,54 A. ¿Cuál es la
medida del diámetro en pulgadas?
Resolución:
Sea “D”= diámetro del átomo
Mediante factores de conversión:
D = 2,54X x ^ * - l P ulg - D = 10’8pulg
1X 2,5401/
43
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32. Problema12
La presión que ejerce el aire atmosférico a nivel
del mar es 1,033 kgf/cm2. ¿Cuál es el valor de esta
presión en lbf/'pulg2?
Resolución:
Sea “P” = presión atmosférica
Equivalencias a utilizar
1 kgf = 2,2 lbf ; 1 pulg2= 6,45 cm 2
Mediante factores de conversión, tenemos:
W 2,2 lbf 6,45 c/n
P = 1,033-
:F¿ 2 1 'Pu 'S2
P = 14,7-
lbf
pulg2
Problema13
Una barra uniforme de acero tiene una longitud
de 10 pulgadas y su masa es de 6 libras. ¿Cuál es
la masa de la barra en gramos por cada
centímetro?
Datos: 1 pulg = 2,54 cm ; 1 lb = 454 g
Resolución:
Evaluemos la masa de la barra en Ib /pulg
E . - l f i - . 0,6- J i ­
lo pulg pulg
Ahora transformemos a gramos por cm.
v 454g ip y ig
E = 0,6
pylg l/á 2,54 cm
E = 107,24
cm
Problema14
Se necesita fundir 20 toneladas de cobre. Por
cada kilogramo de cobre fundido se gasta 0,5
toneladas de carbón y se desprende 1 000 calorías
porcada kilogramo de carbón utilizado. ¿Cuántas
kilocalorías se desprendieron en total?
Resolución:
Con datos del problema, plantearnos las
siguientes equivalencias.
1 kg (Cu) < > 0,5tn(C) = 0,5x 103kg (C )
lk g (C ) < > 10’ cal = 1 kcal
Luego, por factor unitario hallamos el calor
necesario para fundir 20 tn(Cu)
20 tn(Cu) = 20x103kg (Cu) = 2 xl0 4kg(Cu)
0,5 x 103Jíg(C)
Q = 2 x lo V s (C u )
■Q = 107kcal
¡K8 (Cu)
1kcal
Problema15
La densidad del gas hidrógeno H2 a cierta
condición de presión y temperatura es
2x10 3g/cm3.
¿Cuántos kilogramos pesan 5 m3de gas H2?
Resolución:
Tener en cuenta las equivalencias:
1 m = 102cm =» 1 m 3= 106cm 3
Como: volumen = 5m 3
= »Volumen = 5x 106cm 3
Se sabe: Densidad =
masa
volumen
De donde:
masa = (densidad) x (volumen)
2 x 10
masa = 10 kg
a /
(5x 106cprí3) lkg
io y j
Problema16
En una reacción de fisión nuclear, cierta masa
radioactiva se transforma en energía equivalente
a 20,9xl0'7ergios. ¿Cuál es la energía producida
en kcal?
Resolución:
Equivalencias:
1J = 107ergios ; 1 kcal = 4 186 J
Sea “E” la energía
E = 2,09 x 10l7^Tg x l k c a l
107qig 4186/
- E = 4,9 x 106kcal
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33. * W "*’
IIC A P Í T U L O
iw':.. ■
' ^ - .^í y ^
9/Í26t t f f lij lF B a ic i it t
A. Muestra el sol, que es la principal fuente de energía, ésta luego se transforma en otros tipos de energía
como calor, biológica, eléctrica, etc. La energíasolarcumple funciónvitalenplantasy animales.
B. Muestra el sistema Solar formado por planetas y satélites, dichos cuerpos estelares son cuerpos
materialesgigantes constituidos porlos mismos elementos químicos que hayen latierra.
C. Tenemos el agua en sus tres estados de agregación molecular: sólido, líquido y gaseoso. El estado
plasmáticoes sólo parasustanciassimpleso elementos, donde éstase encuentra totalmente ionizado
(x++e~)
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34. j M ateria
OBJETIVOS !
• Ser capaz de diferenciar un cuerpo material o físico y ia energía, y cóm o se relacionan ambos, f
• Comprender que, para reconocer los diferentes tipos de cuerpo materia!, se debe conocer sus 1
propiedades físicas y químicas, según el estado en que se presenta. .
• Aprender a separar los elementos de una m ezcla según el tipo de sus componentes utilizando
técnicas adecuadas y com prender que estas operaciones son tareas cotidianas en el laboratorio
y ia industria.
• Entender ia importancia de un sistema quu¡¡
INTRODUCCIÓN
Materia, es todo aquello que está a nuestro
alrededor. Todo lo que form a'el universo es
materia, ¡a cual se manifiesta com o cuerpo físico
o sustancia material y energía. La materia es
muy compleja en su composición y propiedades;
en busca de una explicación coherente y lógica
de su composición y propiedades, es necesario
clasificar los diferentes tipos de materia.
Así surge la definición de sustancia química
pura (sim ple y com puesta) y m ezcla
(hom ogén ea y heterogénea), fenóm eno
alotrópico, etc. Es necesario también definir el
sistema químico y estudiar las técnicas de
separación de mezclas, tan importantes en los
procesos de separación y purificación de
sustancias químicas puras. La materia ¿es sólo,
aquello que posee m asa y volum en''
Definitivamente no. La energía también es una
forma de materia, es materia dispersada, com o
lo sostenía Albert Einstein.
En esta figura, se nene diversos ejemplos de minería, incluyendo la
luz.
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35. Química
CONCEPTO DE MATERIA ___________________________________ __
Citemos algunos ejemplos de materia:
A. Cuerpos gigantes del espacio sideral (Tierra, Luna, Marte, las estrellas, etc).
b. Agua, sal de mesa, azúcar, alcohol, etc.
c. Tiza, aire, cuaderno, lapicero, borrador, etc.
d . Luz, ondas de radio y TV, rayos x, calor, etc.
¿Qué concepto podemos citar de la materia?
Podemos decir que:
Es todo aquello que constituye el Universo, se encuentra en constante movimiento y transformación
mediante fenómenos físicos y químicos, principalmente; además su existencia es independiente de
nuestros sentidos y del hombre. •
El hombre estudia la materia según la forma como
ésta se manifiesta:
1. Forma Condensada (materia condensada, según
Aibert Einstein), sustancia o cuerpo material,
posee dos características imprescindibles: masa y
volumen (o extensión), como los ejemplos citados
en A , B y C.
2. Forma Dispersada (m ateria dispersada, según
Einstein) o simplemente Energía, como los
ejemplos citados en D .
¿Qué es la masa de un cuerpo material?
La masa, es la cantidad de materia o cantidad de
partículas (átomos, iones o moléculas) que posee un
cuerpo y se mide en unidades apropiadas (gramo,
kilogramo, libra, tonelada, etc).
La masa inercial, es la medida de la resistencia
que ofrece a cambiar su estado de reposo o
movimiento, llamado inercia. Por ejemplo, una bola
de plomo ofrece mayor resistencia que un balón de
fútbol, para ponerlos en movimiento; por lo tanto la
bola de plomo tiene mayor masa (mayor inercia).
El hombre sobre la luna. Todo lo que constituye los cuerpos
siderales como la tierra, luna, júpiter, saturno, neptuno, las
estrellas, etc., es materia.
¿Qué es energía?
La energía es una forma o cualidad intangible de la materia que causa un cambio o interacción de
cuerpos materiales; en otros términos, es la capacidad para realizar trabajo. Por lo tanto, todo cambio
(o fenómeno) físico, químico o nuclear que ocurre en cuerpos materiales es causado por la energía. La
energía puede ser mecánica (cinética y potencial), calorífica, luminosa, eléctrica, nuclear,
electromagnética (ondas de TV, ondas de radio, microondas, rayos X, etc ).
54
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36. Capítulo 11
M ateria
RELACIÓN MASA-ENERGÍA
Albert Einstein, físico alemán, en 1 905, en su obra
“Teoría EspeciaI de la Relatividad", plantea que la masa
y energía son dos formas de la materia que están
relacionado, mediante la siguiente expresión:
Donde:
E = energía almacenada en un cuerpo material
de masa “m ”
c = velocidad de la luz
Además, si el cuerpo material sufre algún fenóm eno o
cambio se cumple:
Am = variación de la masa del cuerpo material durante un cierto proceso, que se transforma en
energía (AE)
AE = variación de energía en el proceso debido a “Am ”.
Es importante saber que, en los fenómenos físicos y químicos ordinarios, la variación de energía
( “AE”) es muy pequeña debido a que “Am ” es insignificante (los instrumentos de medida no pueden
detectarlo), por lo que es correcto afirmar que la masa de un sistema físico o químico permanece
inalterable, o sea se cumple la ley de conservación de masa.
Sin embargo en procesos o fenómenos nucleares tiene alta significación porque involucra grandes
cantidades de energía, provenientes de la conversión de una cierta masa (Am ) relativamente pequeña
según la ecuación AE = Am c2.
Esta relación es muy utilizada para realizar cálculos de variación de masa y variación de energía en
las reacciones nucleares de fisión nuclear, fusión nuclear, radiactividad, transmutaciones artificiales, etc.
La fisión nuclear ocurre en las bombas atómicas y centrales nucleares; la fusión nuclear ocurre en forma
natural en el sol y otras estrellas; es el origen de la energía solar.
Ejemplo: Se sabe:
En un proceso nuclear de fisión, 10 gramos de AE = Am c2= 10 g x (3 x l0 '“) 2cm 2/s2
plutonio (Pu-239) se transforman en energía. = 9 xl0 21ergios
La energía solar se forma mediante reacción nuclear de
fusión, donde una cierta masa solar se transforma en
energía.
Donde:
Calcular dicha energía en Ergios y Joule.
Resolución:
Datos: Am = 10 g = 10x10 3kg AE = ?
AE = 10x10 3kg x (3 x 108)2 m/s2
= 9x1014Joule
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37. Q u l m i e ü
Cabe señalar que según la teoría de la relatividad, la masa inercia! de un cuerpo aumenta con el
aumento de su velocidad, según la siguiente ecuación:
m,
Illf
/ ?
V.
1 -
N 1 c J
Donde:
m¡ = masa inicial (en reposo) mf = masa final, cuando su velocidad es “vf”.
Esta relación es significativa sólo para cuerpos que viajan a grandes velocidades, com o por ejemplo las
partículas subatómicas aceleradas (electrones, protones, neutrones, etc.) en ciclotrones y betatrones,
que son instrumentos creados por el hombre para incrementar la velocidad de partículas. Para cuerpos
ordinarios, cuyas velocidades son muy pequeñas respecto a la velocidad de la luz, el incremento de la
masa inercial es extremadamente pequeña que ningún instrumento de medida es capaz de detectar,
por lo tanto no tiene mayor significado.
Cuando se dice que la masa inercia! de un cuerpo aumenta, rio significa que va a aumentar el
número de átomos o moléculas *pues éstos permanecen inalterables, lo que se quiere decir es que
la fuerza para vencer su inercia aumenta, puesto que va inc^ mentarse su velocidad.
Ejemplo:
Un electrón posee una masa en reposo igual a
9,1 x 10 28g. Un acelerador de partículas le dota
de una velocidad igual a 3/4 de la velocidad de la
luz. ¿Cuál es el porcentaje de variación de su
masa inercial?
Resolución:
Datos:
m, = 9,1x10 28g
Vf = - C
4
Am = m f - m¡
Am
m ,
% Am = 100 .(o )
Calculemos primero la masa final:
m ¡ 9,1 x 10 28g
m, = -
•
i -
/
V,1
2
f i e )
c i -
4
N c
9.1 x 10"28g 9,1 x10-«g
m f = - = —1--------- -
Vi - 9/16 P T
)J 16
9.1 x 10'28g 9,1 x 10'28g x 4
m =—;--------- — = —:--------- a-----
JL
/16
3 6 ,4 xl0-28g x [ q.28
' 2,6457
Luego, la variación (aumento) de masa será:
Am = 13,75x10 28g - 9,1 x10 28g = 4,65x10 28g
Finalmente, reemplazando en (a)
4,65 x 10"28g 1AA _ , n.
%Am = —-------------5. x loo = 51 %
9,1 x 10'28g
Observamos que el aumento de masa inercial del
electrón es significativa, puesto que representa el
51 % respecto de su masa en reposo.
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38. Capítulo II
M ateria
ESTADOSFÍSICOSPE U MATERIA . . . ______ / ____ ;__________■ ■' . ■ '
Elcuerpo material se presentaen el Universo en cuatro estados: sólido, líquido, gaseoso y plasmático.
Los tres primeros son más comunes a temperatura ambiental y por lo tanto de mayor importancia, por
ahora los trataremos en forma somera. Posteriormente, estos estados son analizados con mayor
profundidad.
El siguiente cuadro nos muestra una breve comparación de los tres estados físicos de la materia en base
a la sustancia agua.
ESTADOSÓLIDO ESTADOLIQUIDO ESTADOGASEOSO
' V (hielüK-,.,
/ W - , Fc‘
fefefe _ . „
* ..
^ - _ Fe
%- fe * _'
fe > Ff *
j n
_Vapordeagua
* * * .
* ■ Fr *
•Poseetora»ygoitmiep. /
definido. ’ v».v ’.í •■.
•LasparpyniávsMoposeed'
movimientodevibftci&n í‘
•debidoaF.< F ,'
< *
•EsincomprMibte,’
♦Poseevolumendefimdpy.
'■fdrmavariable/ "*'*
♦Xaspartículasvibrany
f resbalanunosobreotr(£V/
" debidoTr-= Fe ,. -
l ^v*
•Compresibilidadcasínula‘.
♦Poseeformayvolumen
variable.
♦Sosparriculasseencuentran
-muyseparadasyconmovi- :
mientodetraslacióndebido i
Fr > Fe . .. J
♦Altacompresibilidad
Donde:
Fe = fuerza de cohesión o atracción intermolecular
Fr = fuerza de repulsión intermolecular
Partícula = molécula.
A los líquidos y gases se los llama fluidos, debido a la gran movilidad de sus moléculas, por lo que
no ofrecen resistencia a la deformación y por diferencia de presiones fluyen de mayor a menor presión.
Cambios de Estado Físico. Como se puede apreciar en los ejemplos citados, un estado físico depende
, del grado de movimiento de sus partículas, por lo tanto depende de factores externos com o la
temperatura y presión.
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39. Químis®
El siguiente esquema nos muestra el nombre específico de los cambios de estado a presión constante,
solo por efecto de la temperatura:
'Con aumento de Temperatura
Sublimación
Deposición o sublimación regresiva
Ejemplo ilustrativo:
te
Tanien-o-c t------- c
Tsolidificación=0 °C
Vapor
Tcbalüci6n=100°C
fcondensación—100“C
Hielo:
h2°(s) H A ,)
Ejemplos de sublimación:
1- C02(.) C°2(s) 2. CioHg(l) ASÜmL^ CioH8(g)
Hielo seco
Ejemplo de deposición o sublimación regresiva:
H20(S)
“Escarcha"
Estado plasmático. Es un estado de alta energía, donde la materia está totalmente ionizada en
forma de cationes y electrones libres (x+ + e" ). Las estrellas, por ejem plo el sol, están formadas por
plasma de hidrógeno (H+ + e ' ) y helio (H e+2 + 2 e ), a temperaturas éste muy altas (T > 10 000 °C). Por
lo tanto, el estado plasmático es el más abundante en el Universo.
Artificialmente, se puede obtener plasma de cualquier elemento, sometiendo a una temperatura muy
alta (T> 10 000°C) en un aparato llamado plasmatrón.
T j-n , > DisminuciónH2U(g) brasca ^
Vapor de agua .^u x fs p m ia a ...
en el aire JjgS fc*® ""
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40. Capítulo II
M ateria
PROPIEDADES DE ÍA MATERIA (del cuerpo material)
Una sustancia se identifica y se distingue de otras
por medio de sus propiedades o cualidades físicas y
químicas. Las propiedades son las diversas formas en
que impresionan los cuerpos materiales a nuestros
sentidos o a los instrumentos de medida; así podemos
diferenciar el agua del alcohol, el hierro del oro, azúcar
de la sal, etc, debido a sus propiedades.
Las propiedades de la materia pueden clasificarse en
dos grandes grupos: generales y específicas.
I. Propiedades generales. Son las propiedades que
presenta todo cuerpo material sin excepción y al
margen de su estado físico, así tenemos:
Masa. Mide la cantidad de sustancia.
Volumen. Un cuerpo ocupa un lugar en el espacio
Impenetrabilidad. El espacio ocupado por un
cuerpo no puede ser ocupado por otro al rnismo
tiempo.
Divisibilidad. Todo cuerpo puede dividirse en
fracciones cada vez más pequeñas.
Porosidad. Todo cuerpo posee espacios intermoleculares
Peso. Todo cuerpo es atraído por acción de la gravedad
Así por ejemplo el agua y el oro poseen las mismas propiedades generales: masa y volumen, se
pueden dividir, tienen peso, el espacio ocupado por ellos no puede ser ocupado por otro al mismo
tiempo, etc.
II. Propiedades específicas (o particulares). Son las propiedades peculiares que caracterizan a cada
sustancia, permiten su diferenciación con otra y su identificación. Entre estas propiedades podemos
citar: densidad, punto de ebullición, punto de fusión, Índice de refracción de la luz, dureza, tenacidad,
ductibilidad, maleabilidad, solubilidad, reactividad, actividad óptica, energía de ionización,
electronegatividad, acidez, basicidad, calor latente de fusión, calor latente de evaporación, etc.
Así por ejemplo el azúcar y la sal poseen las mismas propiedades generales, pero se diferencian por
sus propiedades específicas, com o sabor, densidad, solubilidad en él agua, punto de'lusíónTEl vidrio
y el hierro se diferencian por sus propiedades específicas, así por ejemplo, el vidrio es frágil (se rompe
fácilmente por martilleo o golpe) mientras que el hierro, por acción del martilleo, solo se deforma
hasta convertirse en láminas (propiedad que se denomina maleabilidad), etc.
A su vez las propiedades específicas pueden ser químicas o físicas dependiendo de si se manifiestan
con o sin alteración en su composición interna o molecular.
2.1 Propiedades físicas. Son aquellas propiedades que impresionan nuestros sentidos sin alterar
su estructura o composición interna o molecular.
Ejemplos: Densidad, estado físico (sólido, líquido o gaseoso), propiedades organolépticas
(color, olor y sabor), temperatura de ebullición, punto de fusión, solubilidad, dureza,
conductividad eléctrica, conductividad calorífica, calor latente de fusión, etc.
A su vez las propiedades físicas pueden ser extensivas o intensivas
E l agua, la cuchara y el vaso poseen las mismas
propiedades generales, pero se diferencian en base a sus
propiedades específicas o particulares
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41. Propiedades Extensivas. El valor m edido de estas propiedades dependen de la cantidad del
cuerpo material (m asa)
Com o ejemplos podemos citar: inercia, peso, área, volumen, presión de un gas, calor ganado o
perdido, etc.
Son aditivos (se suman), así por ejemplo, dos piezas de alambre de hierro tendrán juntas un
volumen total igual a la suma de los volúmenes de los dos.
Propiedades Intensivas. El valor m edido de estas propiedades no dependen de la cantidad
d e cuerpo material, su valor es constante a ciertas condiciones en la que se efectúa la medida.
Como ejemplos podem os citar: densidad, temperatura de ebullición, color, olor, sabor, calor
latente de fusión, reactividad, energía de ionización, electronegatividad, molécula gramo, átomo
gramo, equivalente gramo, etc.
No son aditivos, así por ejemplo, 10 mi de H20 a 4°C (densidad = 1 g/cm3) se mezcla con 20 mi
de H20 a 4°C (densidad = 1 g/cm3), la m ezcla resultante tiene una densidad igual a 1 g/cm3y
temperatura igual a 4°C, ya que la densidad y temperatura son propiedades intensivas.
Tabla 2.1: Propiedades físicas de algunas sustancias comunes ( a una atmósfera de presión)
Sustancia
Punto de
fusión .
(°C)
Punto de
ebullición
Densidad .
(g/cm3)
Solubilidad en
agua25°C
(g/100g)
h 2o 0 100 1,00
NaCl 801 1473 2,16 36,1
CH4(m etano) 182,5 -161,5 6,67x10 4 0,0022
o2 -218,8 -183,0 1,33x10 3 0,004
Fe (hierro) 1530 3000 7,86 insoluble
CHjCOOH (ácido acético) 16,6 118,1 1,05 rnuy alta
C6H6(benceno) 5,5 80,1 0,879 0,07
Br2 -7,1 58,8 3,12 3,51
h 2s o 4(() 10,3 338 1,84 Muy alta
Fósforo blanco 44 280 1,82 Insoluble
Azufre rómbico 115 445 2,08 Insoluble
Antraceno 217 342 1,24 Insoluble
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42. Capítulo II
M ateria
2.2 Propiedades químicas. Son aquellas propiedades que se manifiestan al alterar su estructura
interna o molecular, cuando interactuan con otra(s) sustancia(s).
Ejemplos: El Fe se oxida a temperatura ambiental (para formar óxido de hierro, Fe,03) y el Oro
no se oxida; el CH4es combustible (se combina con el 0 2del aire) y el CC14no es combustible;
el sodio reacciona violentamente con el agua fría para formar hidróxido de sodio (NaOH) y el
calcio reacciona muy lentamente con el agua para formar hidróxido de calcio (Ca(OH)2), el
alcohol (C2H5OH) es inflamable y el H20 no lo es; el ácido sulfúrico (H2S04) quema la piel y el
ácido cítrico no, etc.
CLASIFICACIÓN DE LA MATERIA . ' . -____________
Existen diversos tipos de cuerpos materiales o
sustancias que se presentan en la naturaleza bajo
diversas formas y tamaños. Cabe señalar que al
químico le interesa la composición o constitución de
los cuerpos materiales para comprender sus diversas
' . T"- 3
propiedades y darles aplicación practica para .
satisfaceraigunanecesidadhumanaobuscarmejorar * NaOH *
dichas propiedades, con los mismos fines.
Los diferentes metales son sustancias simples; mientras que ei
hidróxido de sodio (NaOH) o soda caustica es un compuesto.
A continuación se muestra un diagrama de la clasificación general de la materia.
Cuerpo material Energía
(cuerpo físico) .. "•"i.
Sustancia química I
(especie química) I
Mezcla
Energía Mecánica
Energía Eléctrica
Energía Luminosa
Energía Calorífica, etc
Sustancia simple Sustancia compuesta Homogénea
(elemento) (compuesto) (solución)
- Cu - h 2o
- Ag - NaCl
- o , - CjjH^Ojj
- P4 - C2HsOH
- S, - HC1
- Agua azucarada
- Agua de mar
- Aire seco
* Agua gaseosa
■Acero
Heterogénea
- Agua turbia
- Leche
• Pintura
• Gelatina
Jarabe
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43. Q u im is ta
Sustancia química o especie química. Antes de dar un concepto, veamos algunos ejemplos de
sustancias simples y sustancias compuestas.
Son ejemplos de sustancias químicas simples:
Fósforo(P»)
(IV)
Hierro (Fe) Mercurio (Hg) Oxígeno (0 2)
© (II) (HI)
El bloque de hierro (figura 1) está constituido sólo por átomos de hierro (Fe).
El mercurio (figura II) está constituido o formado sólo por átomos de mercurio (Hg).
En el balón de acero (figura III) sólo hay moléculas diatómicas de gas oxígeno { ( 5 0 , partícula
formada por la unión de dos átomos de oxígeno (0 2)}.
En ¡a figura IV, se tiene fósforo sólido, que sólo está formado por moléculas tetratómicas de fósforo
(P4): partícula formado por 4 átomos de fósforo.
Son ejemplos de sustancias compuestas (o compuesto):
Azúcar
(V I)
AGas de cocina
(V II)
A
Sal de mesa
o común
(VID )
• El agua (figura V) está formado por pequeñas partículas llamadas moléculas constituido por 2 átomos
de hidrógeno y un átomo de oxígeno (HzO), la molécula es triatómica.
■ El azúcar (figura VI) está formado por moléculas de azúcar, C|2H22O n (constituidas por 45 átomos).
• El gas de cocina o gas propano (figura VII), está formado por moléculas de propano, C3H8(constituida
por 11 átomos).
• La sal común o cloruro de sodio (figura VIII) está formada por átomos con carga eléctrica (iones): Na+
(ion sodio) y C f (ion cloruro), se representa por la fórmula NaCl.
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44. Capítulo II
M ateria
Ahora si estamos en condiciones de plantear un concepto sobre sustancia química, sustancia simple
y sustancia compuesta, así:
Sustancia química, es todo cuerpo material homogéneo con composición química definida (p o s e e !
fórmula o representación simbólica) y por lo tanto, sus propiedades específicas o propias, com o por [
ejemplo la densidad, solubilidad, reactividad, punto de ebullición, etc. son constantes a determinadas j
condiciones. , ]
ISustancia simple, está constituida por átomos de un mismo elemento (o moléculas homoatómicas), i
i por lo tanto, no pueden descomponerse en otras más sencillas. ¡
Así por ejemplo, el hierro, mercurio, oxígeno, fósforo, etc. no pueden descomponerse en sustancias
mucho más simples o sencillas.
¡Sustancia Compuesta, está constituida por átomos de elementos diferentes (o moléculas
¡ hetereoatómicas), por lo tanto, son susceptibles a descomponerse en sustancias sencillas en cuanto
í se refiere a su constitución atomística. ?■
Así por ejemplo:
H20
Agua
por acción de la corriente
eléctrica se descompone en ...
O H 2 + ° 2 ,
y
Sustancias mas sencillas
C 12H22O n
Azúcar
NaCI
Sal
sustancias mas sencillas
ALOTROPÍA
Primero veamos ejemplos del fenóm eno alotrópico
1. El oxígeno se presenta en la naturaleza com o 0 2(dioxígeno) y 0 3, ozono (trioxígeno):
El 0 2, cumple función vital, es un gas incoloro, inodoro e insípido, poco reactivo; el 0 3, es un gas
azulado, olor picante, tóxico (no cumple función vital), irrita las mucosas, muy reactivo (oxidante
enérgico), más denso, se usa com o agente de blanqueo, desinfectante (en potabilización del agua),
desodorizante, etc.
sometida a altas temperaturas
se descompone en ...
por acción de la corriente
eléctrica se descompone en ..
O C + H p
(carbón) (agua)
Sustancias mas sencillas
O Na + Cl2
(Sodio metálico) (Cloro gaseoso)
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