SEGUNDA PRÁCTICA DIRIGIDA DE QUÍMICA UNMSM
TEMA: MATERIA Y ENERGÍA
MATERIA Y ENERGÍA
Es todo aquello que ocupa un lugar en el espacio,
posee masa, tiene existencia en el universo y es
susceptible a nuestros sentidos. La idea general sobre
materia, todo aquello que constituye el mundo físico.
Así, el agua, la madera, el hierro, el vidrio, etc., son
formas de materia. No debemos confundir materia
con cuerpo, ya que éste es una porción limitada de
materia.
La materia es constantemente alterada, es decir,
modificada por las fuerzas de la naturaleza. Por
ejemplo: un terremoto puede destruir muchas casas,
la lluvia y el sol hacen crecer las plantas, el ser
humano crece a cada instante.
Características de la materia:
Ocupa un lugar en el espacio
Se encuentra en estado sólido, líquido y gaseoso
Posee propiedades físicas comunes
En su naturaleza se producen cambios físicos y
cambios químicos que originan las mezclas y
combinaciones.
Tienen masa y volumen
Existen independientemente a nuestra voluntad.
CLASIFICACIÓN DE LA MATERIA
)
1) SUSTANCIAS PURAS
Es un tipo de materia que tiene una composición y
propiedades definidas constante e invariable.
Dentro de las sustancias puras podemos distinguir
los elementos y compuestos.
a) Sustancia Simple (Elemento químico)
Son sustancias puras que no pueden
descomponerse en otras sustancias puras más
sencillas por ningún procedimiento’ solo
poseen un tipo de átomo. Ejemplo: todos los
elementos de la tabla periódica: Oxígeno,
hierro, carbono, sodio, cloro, cobre, etc. Se
representan mediante su símbolo químico y se
conocen 112 en la actualidad.
b) Sustancia Compuesta (Compuesto químico)
Son sustancias puras que están constituidas por
2 o más elementos químicos combinados en
proporciones fijas. Los compuestos se pueden
descomponer
mediante
procedimientos
químicos en los elementos que los constituyen.
Se le representa por una fórmula
Ejemplo:
Agua (H2O)
Propano (C3H8)
Ácido sulfúrico (H2SO4)
Glucosa (C6H12O6), etc.
2) MEZCLAS
Una mezcla está compuesta por dos o más
sustancias, cada una de las cuales conserva su
identidad y propiedades específicas. En una
mezcla se pueden separar los componentes por
procedimientos físicos sencillos.
Las mezclas pueden ser homogéneas o
heterogéneas.
a) Mezcla Homogénea
También llamadas soluciones. Son mezclas en
las que no se pueden distinguir sus
componentes a simple vista.
Ejemplo:
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El aire
Bebida gasificada
Gas natural
Acero, etc.
b) Mezcla Heterogénea
Son mezclas en las que se pueden distinguir a
los componentes a simple vista.
Ejemplo:
Agua con aceite
Arena en agua
Granito, etc.
ESTADOS DE LA MATERIA
La hipótesis molecular permite explicar la existencia
de los estados físicos de la materia, tenemos:
ESTADO SÓLIDO: Son cuerpos compactos dado
que la fuerza de cohesión de las moléculas son
mayores que la fuerza de repulsión de las mismas, se
caracteriza por tener forma y volumen definido.
ESTADO LÍQUIDO: En este estado las fuerzas de
atracción y repulsión actúan con igual intensidad en
sus moléculas, se caracteriza por tener volumen
definido (constante), y forma indefinida. Es el estado
que más abunda en la superficie de la tierra, el agua
es el que cubre aproximadamente las 3/4 partes de la
superficie terrestre.
ESTADO GASEOSO: Es un estado donde las
moléculas tienen un movimiento caótico debido a
que las fuerzas de cohesión de las moléculas es
mucho menor que las fuerzas de repulsión de las
mismas. Se caracteriza por no tener forma y volumen
definidos debido a que ambos dependen del
recipiente que los contienen.
ESTADO PLASMÁTICO: Es un estado de alto
contenido energético, a temperaturas elevadas las
moléculas gaseosas se ionizan a expensas de los
choques de los átomos o moléculas que se mueven
rápidamente. El plasma es un gas ionizado parcial o
totalmente en forma tal que las densidades de carga
positiva y negativa son prácticamente iguales, esto
es, de que es un sistema eléctricamente neutro, en un
plasma totalmente ionizado no existen átomos
neutros.
NOTA:
Quinto Estado de la Materia : El Condensado
de Bose-Einstein
Sexto Estado de la Materia : El condensado
fermiónico
FENÓMENOS O CAMBIOS DE LA MATERIA
1) Fenómenos físicos: Son aquellos que sufre la
materia en su estado, volumen o forma, sin alterar
su composición o naturaleza.
Ejemplo:
Cambios de estado de la materia
Solidificación
SOLIDO
Fusión
Vaporización
LÍQUIDO
Licuación
GASEOSO
Sublimación (gana energía)
Deposición (pierde energía)
Al doblar un clavo
Rotura de un cuerpo (vidrio, tiza, papel)
Mezclas
Separaciones
Erosión de las rocas por acción del viento, etc.
2) Fenómenos químicos: Son aquellos en las que la
materia, sufre variaciones en su composición o
naturaleza. Estos cambios tiene lugar en las
reacciones químicas donde influyen los factores
como: luz, la presión, reactivos, y los catalizadores.
Ejemplo:
Al introducir un clavo en ácido clorhídrico
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Dureza
Maleabilidad
Ductibilidad
Tenacidad
Compresibilidad
Tensión superficial
Viscosidad
Combustión de la gasolina
Oxidación de un clavo
Fotosíntesis
Digestión, etc.
NOTA: Todos los cambios físicos como los
químicos ocurren constantemente en la
naturaleza.
3) Fenómenos nucleares: Son aquellos en los que
se modifica la constitución del núcleo. Es muy
frecuente que un elemento se transforme en otro
y la cantidad de energía implicada es enorme.
Cuidadosas investigaciones han probado que los
materiales radiactivos pierden masa lentamente.
Ejemplo:
ଶଷହU + ଵn →
଴
ଽଶ
ଵସ଴
ହ଺Ba
ଽଷ
+ ଷ଺Kr + 3 ଵn + energía
଴
PROPIEDADES DE LA MATERIA
Las propiedades de la materia se pueden agrupar en:
PROPIEDADES FÍSICAS
Son aquellas propiedades que se puede observar y/o
medir sin modificar la composición o identidad de la
sustancia.
I. Propiedades Generales
Son aquellas características que son comunes a toda
materia que se encuentra en la naturaleza, depende
de la masa y gozan de la propiedad aditiva, entre
estas tenemos:
Extensión
Inercia
Impenetrabilidad
Porosidad
Divisibilidad
Ponderabilidad o Peso
Indestructibilidad
II. Propiedades Particulares
Son una serie de atributos que permiten diferenciar
a las sustancias, no dependen de la masa, ni gozan
de la propiedad aditiva, tenemos:
Color
Olor
Sabor
Brillo
PROPIEDADES QUÍMICAS
Son aquellas propiedades que se pueden observar y
medir sólo provocando una transformación o cambio
químico en el cuerpo de estudio, es decir que para ser
observadas en un cuerpo, éste debe sufrir cambios en
su composición.
Ejemplo:
Combustibilidad
Acidez
Toxicidad
Reactividad frente a los ácidos, etc.
NOTA:
Las propiedades físicas pueden ser extensivas o
intensivas.
a) Propiedad Extensiva: Aquellas que dependen
de la masa y gozan de la propiedad aditiva.
Ejemplo:
Peso
Volumen
Inercia
Calor ganado o perdido, etc.
b) Propiedad Intensiva: Aquella que no depende
de la masa y no gozan de la propiedad aditiva.
Ejemplo:
Densidad
Temperatura
Color
Olor, etc.
ENERGÍA
La energía es la capacidad de la materia para
efectuar trabajo o transferir calor.
El calor es una forma de energía. La cantidad de
calor transferida en un proceso se expresa
frecuentemente en calorías (cal) o en la unidad del
SI Joule (J)
1 cal = 4,184 J
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Q = m . c.e . ∆T
Dónde:
Q: cantidad de calor
m: masa
c.e: calor específico
∆T: variación de temperatura (Tf – Ti)
La capacidad calorífica (C) de una masa de
sustancia es la cantidad de calor necesaria para
elevar su temperatura en un grado centígrado.
C = m . c.e
cal / °C; J / °C
LEYES DE CONSERVACIÓN
1) Ley de Conservación de la Materia
“La materia no se crea ni se destruye, solamente
transformarse de una forma a otra”. (Lavoisier)
2) Ley de Conservación de la Energía
“La energía no se crea ni se destruye, sólo se
transforma de una forma a otra”. (Meyer-Joule)
3) Ley de Conservación de la Materia y la energía
Fue postulada en 1905 por Albert Einstein. “La
masa de toda la materia y la masa equivalente de
toda la energía en el universo permanecen
constante”
La interconversión de la materia y la energía se
describe por medio de la ecuación:
E = mc2
Dónde:
E: energía (Joule)
m: masa (kilogramo)
c: velocidad de la luz en el vacío (3x108 m/s)
SEMANA Nº 2: MATERIA Y ENERGÍA
1. “Materia es todo aquello que tiene masa y ocupa
un lugar en el espacio, y de la interacción con la
energía se producen sus cambios”. Al respecto
indique la alternativa INCORRECTA.
A) Sus propiedades extensivas dependen de su
masa.
B) El peso y la inercia son propiedades que
dependen de la masa.
C) Sus cambios pueden ser físicos, químicos o
nucleares.
D) Sus transformaciones pueden ser por procesos
exotérmicos o endotérmicos.
E) La ductilidad, la masa y la densidad son
propiedades generales.
2. Marque la secuencia correcta de verdadero (V) o
falso (F) con respecto a la composición química de
la materia:
I. Si la materia es químicamente pura se clasifica
en elementos y compuestos.
II. Los compuestos se pueden descomponer por
métodos químicos.
III. Las moléculas están presentes en todo tipo de
sustancia.
IV. La unión física de 2 o más sustancias se
denomina mezcla.
A) VVVF
D) VVFV
B) FVFV
C) FFVV
E) VFVF
3. Indique la relación CORRECTA.
A)
B)
C)
D)
E)
amoníaco : elemento
sacarosa : mezcla homogénea
agua oxigenada : compuesto
aire : mezcla heterogénea
acetileno : compuesto
4. Indique la secuencia correcta de verdadero (V) o
falso (F), respecto a las siguientes proposiciones.
I.
La masa y el peso son cantidades de materia
constante.
II. La relación de 2 propiedades extensivas
siempre
generan
nuevas
propiedades
extensivas.
III. La extensión y la discontinuidad son
propiedades generales de la materia.
IV. La ley de Conservación de la materia y la ley
de la conservación de la energía se cumplen en
los cambios químicos y físicos.
A) VVVV
D) FFVV
B) VFFV
C) VVFF
E) VVVF
5. Un químico coge una espátula de acero y con ella
extrae cuidadosamente de un frasco de vidrio
oscuro un fragmento de potasio sumergido en
kerosene, lo introduce en agua y genera una
reacción exotérmica que produce hidrógeno
gaseoso e hidróxido de potasio (KOH). Al respecto
indique, respectivamente, el número de sustancias y
el número de mezclas presentes en el experimento.
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“Año de la Promoción de la Industria Responsable y del Compromiso Climático”
A) 4 y 3
D) 4 y 2
B) 2 y 4
C) 5 y 2
E) 3 y 4
Datos: c.e (etanol = 0,6 cal/g°C; agua= 1 cal/g°C)
A) 75,0
6. Indique, en forma secuencial las propiedades físicas
(F), químicas (Q) y nucleares (N) para los datos
correspondientes al Uranio (U).
I.
Es un elemento de color gris plateado.
II. En la naturaleza puede formar depósitos de
uraninita (UO2).
III. Es aproximadamente 70% más denso que el
plomo.
IV. El uranio se puede convertir en torio.
A) FQFQ
D) FFQN
B) FFQN
C) FQFN
E) FQQN
7. Clasifique secuencialmente los siguientes procesos,
como cambio químico (Q), cambio físico (F) o
cambio nuclear (N).
I. CO2 (g) → CO2 (s)
II. ଶH + ଷH → ସHe + ଵn + energía
ଵ
ଶ
଴
ଵ
III. I2 (s) → I2 (g)
େ.୉
IV. NaCl (l) ሱۛۛሮ Na(s) + Cl2(g)
V. C2H2 + O2 → CO2 + H2O
A) QFFNQ
D) FNQQQ
B) QQFFN
C) FNQQF
E) FNFQQ
8. Marque la secuencia de verdadero (V) o falso (F)
para los siguientes enunciados.
I.
Los sólidos presentan mayor intensidad de
fuerzas de atracción que los gases.
II. En un líquido las fuerzas de atracción y
repulsión están equilibradas.
III. Los gases presentan forma y volumen
definido.
A) VFF B) VFV C) FVV
D) FFV
E) VVF
9. Elija la alternativa que contiene sólo cambios
físicos:
I. Disolución de gelatina en agua caliente.
II. Sublimación del hielo seco.
III. Combustión de la gasolina.
IV. Fusión de una barra de hierro.
V. Corrosión de un evaporador de acero.
A) I, IV y V
D) I, III y V
B) I, II y III
C) I, II y IV
E) III y V
10. Un recipiente hermético contiene 100 g de agua a
80ºC y se adiciona 100 g de alcohol a 40°C, ¿cuál
será la temperatura en ºC que alcanza la mezcla,
considerando que no hay perdida de calor en el
sistema?
B) 65,5
C) 60,6 D) 73,0
E) 65,0
11. Complete los espacios en blanco.
I. Se requiere _______ calorías para calentar 2 L
de agua de 20°C a 50°C.
II. Se liberan _______J en la desintegración de
0,002 kg de una sustancia radiactiva.
Datos: c.e H20 = 1 cal/g°C
c = 3 x 108 m/s
A) 6,0x104 – 1,8x1014
C) 6,0x104 – 1,6x1014
E) 4,0x104– 1,8x1013
ρH2O = 1g/mL
B) 5,0x104 – 1,8x1011
D) 4,0x104 – 3,6x1014
12. Una planta de experimentos nucleares cuenta con
5 g de una sustancia radiactiva y para probar la
eficiencia de la energía liberada cuenta con
5,0x109L de etanol. Al respecto, marque la
alternativa INCORRECTA.
Datos: c.e (etanol = 0,6 cal/g°C)
ρ(etanol) = 0,8 g/mL
c = 3 x 108 m/s
A) La masa de la sustancia radiactiva y el
volumen del etanol son propiedades
extensivas.
B) La capacidad calorífica del etanol es 2,4 x 109
kcal/°C.
C) Para variar la temperatura del alcohol de 20°C
a 40°C se requiere 2,0x 1014J.
D) Para variar en 20°C la temperatura del alcohol
se requiere emplear la desintegración de 44,4%
de la sustancia radiactiva.
E) En la desintegración de la sustancia radiactiva
se cumple la Ley de conservación de la masa.
13. Indique la secuencia correcta de verdadero (V) o
falso (F), respecto a las siguientes proposiciones
I. Para calentar una barra de 10 cm3 de plomo de
20°C a 55°C se necesita 5,13x10–4 MJ de
energía.
ρ (Pb=11,3g/mL)
c.e (Pb =0,031 cal/g°C)
II. La variación de temperatura en la liberación de
2000 calorías de una muestra de 1 L de agua es
2°C
III. La capacidad calorífica de 10L de gasolina es
1,4x104J/°C. Dato: 1cal = 4,184J
c.e (gasolina) = 0,5 cal/g°C
ρ (gasolina = 0,67 g/mL)
IV. Si se liberan 9,0 x 1020 ergios a partir de 10 g
de una muestra radiactiva, queda un excedente
de 9g de muestra radiactiva dentro del reactor
nuclear.
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A) VFVV
D) FVVV
B) FFVV
C) VVFV
E) VVVV
14. Se tiene 1 g de una barra de aluminio a la
temperatura de 80 ºC, ¿cuál será su
temperatura final cuando libere 8,4 calorías?
Dato: c.e (Al = 0,21 cal/gºC)
A) 120
B) 110
C) 100
D) 90
E) 40
15. Son propiedades físicas de la materia:
I. Divisibilidad
III. Inercia
II. Color
IV. Densidad
Clasifique como generales (G) y particulares
(P), respectivamente, y marque la alternativa
correcta.
A) G, P, G, P
D) G, P, P, G
B) G, G, P, P
C) P, P, G, G
E) P, G, P, G
PRÁCTICA EN CLASE
)
1. Marque la secuencia correcta de verdadero (V) o
falso (F):
I. La materia posee masa y ocupa un volumen.
II. La masa de un cuerpo depende de su posición.
III. La materia solo puede ser elemental o
compuesta.
IV. Los cuerpos tienden a mantenerse en estado de
reposo o movimiento.
A) VVFV
D) VFFV
B) FVVV
C) VFVF
E) FVFV
2. Establezca la correspondencia materia – tipo de
materia y marque la secuencia correcta
a) Bronce
( ) mezcla heterogénea
b) Oxígeno molecular ( ) sustancia compuesta
c) Benceno
( ) mezcla homogénea
d) Alcohol medicinal ( ) solución sólida
e) Arena
( ) sustancia elemental
A) ecdab
D) bdeca
B) ceadb
C) dceab
E) acdbe
3. Respecto a sustancia y mezcla marque la secuencia
correcta de verdadero (V) o falso (F)
I. Toda sustancia puede descomponerse en otras
más sencillas por medio de métodos químicos.
II. El estado de agregación de una mezcla
homogénea dependerá del componente que se
encuentre en mayor cantidad.
III. En una mezcla heterogénea existe una sola
fase.
A) VVF
D) FFV
B) FVF
C) VFF
E) VFV
4. Marque la alternativa que contenga a las
propiedades intensivas
a) Volumen
b) Densidad
c) Sabor
d) Punto de fusión
e) Energía cinética
A) abc
D) acd
B) abd
C) bce
E) bcd
5. Clasifique respectivamente como física o química
las siguientes propiedades y marque la secuencia
correcta.
I. Se reduce fácilmente
II. Es un gas verdoso
III. Es soluble en benceno
IV. Forma sales oxisales.
A) QFFF
D) QQFF
B) FQFF
C) QFFQ
E) QFQQ
6. Establezca la correspondencia propiedad – estado
de agregación y marque la secuencia correcta
I. Fluye y se expande adoptando la forma del
recipiente
II. Son incompresibles, no fluyen y tienen forma
definida
III. Las intensidades de las fuerzas de repulsión y
cohesión
( ) líquido
A) acb
D) abc
( ) sólido
B) cba
( ) gaseoso
C) bac
E) bca
7. Clasifique respectivamente los siguientes cambios
como físicos, químicos o nucleares y marque la
alternativa correcta
I. Solidificación del etanol
II. Fermentación de la chicha de jora
III. Fotosíntesis en las plantas
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c.e etanol = 0,60 cal/g.ºC
IV. Desintegración de uranio
V. Combustión de propano
A) 1,0x10-3
D) 1,0x103
A) FFQNF
B) QFQNF
C) FQQNQ
D) QQQNQ
E) FQFQN
B) 2,5x102
C) 2,5x10-2
E) 1,0x102
13. En la desintegración de una muestra radiactiva se
liberan 3,24 x 1015 J, ¿qué masa, en nanogramos,
se transformo en energía?
Dato: C = 3 x 108 m/s
8. La licuación es el cambio de:
A) 3,60x102
D) 3,60x1010
A) vapor a líquido
B) sólido a gas
C) líquido a vapor
D) gas a líquido
E) líquido a sólido
C) 3,60x1011
E) 1,08x1010
14. ¿Cuántos gramos de una sustancia radiactiva se
deben desintegrar para liberar una energía de 1,8x
1011J?
Datos: C= 3x108ms-1, 1J=kgm2s-2
9. ¿Cuál de las siguientes es una propiedad
extensiva?
A) Densidad
B) Punto de ebullición
C) Volumen
D) Olor
E) Sabor
10. Señale la secuencia correcta:
I. En los gases las fuerzas de repulsión y de
cohesión son de igual magnitud.
II. Los líquidos tienen volumen definido y
forma variable, debido a la compensación de
sus fuerzas de cohesión y de repulsión.
III. En los solidos las partículas tienen mayor
fuerza de repulsión que de cohesión.
IV. La expansión y fluidez de un gas se debe a
que las fuerzas de cohesión son menores a las
de repulsión.
A) VVFF
D) FFFF
B) 1,08x1011
B) FVVF
A) 6,0x10-5
D) 6,0x10-3
B) 2,0x10-5
C) 1,7x10-5
E) 2,0x10-3
15. Clasifique respectivamente como física o química
las siguientes propiedades y marque la secuencia
correcta:
I. Se reduce fácilmente.
II. Es un gas verdoso.
III. Es soluble en benceno.
IV. Forma sales oxisales.
A) QFFF
D) QQFF
B) FQFF
C) QFFQ
E) QFQQ
Profesor: Antonio Huamán Navarrete
Lima, Enero del 2014
C) FVFV
E) VFFF
11. Para elevar la temperatura de una muestra de 60g
de NaCl de 20ºC a 50ºC, se requiere 1584J. ¿Cuál
es el calor específico del cloruro de sodio?
A) 12,90
D) 1,72
B) 8,60
C) 0,68
E) 0,86
12. ¿Cuál es la capacidad calorífica, expresada en
Joule, de 500g de helio?
Dato: 1cal = 4,18J; 1J = 107 erg
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