2. DOCENTE: M. Sc. Ing. Víctor Hugo Gómez Ramírez
Ingeniero Químico
Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo – Lambayeque.
Máster en Contaminación Industrial: Evaluación, Prevención y Control
Universidad de Vigo - Galicia - España
Doctorando en el Programa de Doctorado en Ciencias para el Desarrollo
Sustentable - Universidad Nacional Toribio Rodríguez de Mendoza de Amazonas.
Correo electrónico: victor.gomez@cip.org.pe
3. I. ¿QUÉ ES LA QUÍMICA?
Estudia la composición y las propiedades de la materia y
de las transformaciones que esta experimenta sin que se
alteren los elementos que la forman.
Química proviene de una variable del latín y de raíces
árabes que son chimica, chimia, alkimya, referencia de
alquimia.
Las raíces de la palabra "química", esencialmente, derivan del estudio antiguo
de cómo transmutar metales "de tierra" en "oro" en combinación con conjuros
alquímicos así como de esfuerzos por encontrar la piedra de resurrección. La
mayoría de autores acepta que el origen de la palabra "química" es egipcio,
basada en la antigua palabra egipcia kēme (quem), que significa tierra.
4. II. DIVISIÓN DE LA QUÍMICA
Debido a la gran amplitud y desarrollo, la química se divide en:
QUÍMICA
Química
General
Química
Descriptiva
Química
Analítica
Química
Aplicada
5. Química General
• Estudia los
fundamentos o
principios básicos
comunes a todas las
ramas de la ciencia
química.
Química Descriptiva
• Química Inorgánica:
Estudia todas las
sustancias inanimadas
o del reino mineral.
• Química Orgánica:
Estudia todas las
sustancias que
contienen carbono
siempre que sean
naturales (reino animal
o vegetal) o artificiales
(plásticos, fibras,
textiles).
6. Química Analítica
• Estudia las técnicas
para identificar, separar
y cuantificar las
sustancias orgánicas e
inorgánicas presentes
en una muestra
material, o los
elementos presentes en
un compuesto químico.
Se subdivide en
cualitativa y
cuantitativa.
Química Aplicada
• Por su relación con
otras ciencias y su
aplicación práctica, se
subdivide en:
Bioquímica,
Fisicoquímica, Química
Industrial,
Petroquímica,
Geoquímica,
Astroquímica,
Farmacoquímica,
Química Ambiental.
Ver: https://www.youtube.com/watch?v=JTHehtqbsRs
7. III. LA MATERIA
Se define ésta como
todo lo que ocupa un
lugar en el espacio y
posee masa
cuantificable.
3.1. Definición
9. 3.2. Propiedades particulares de la materia
Son las propiedades que sólo son comunes a un determinado grupo de
cuerpos. Entre estas propiedades tenemos:
Elasticidad
• Propiedad por la cual algunos cuerpos recuperan su forma y
volumen después de que cesan las causas que los deforman.
Por ejemplo, la elasticidad del jebe (ligas, pelotas), del acero
(resortes, cuchillos), etc. La propiedad contraria a la elasticidad
se llama plasticidad.
Dureza
• Es la propiedad por la cual algunos cuerpos ofrecen resistencia
al ser rayados por otros. El cuerpo más duro es el diamante, y
entre los más blandos está el talco.
10. Maleabilidad
• Propiedad por la cual algunos cuerpos se dejan reducir a
láminas muy delgadas, como el oro, la plata, el platino, etc.
Ductilidad
• Es la propiedad por la cual algunos cuerpos se dejan reducir a
hilos muy finos, como el oro, la plata, el plomo, el cobre, etc.
Tenacidad
• Es la propiedad mediante la cual algunos cuerpos ofrecen
resistencia al ser rotos por torción o tracción. El metal más
tenaz es el hierro, y le sigue el cobre.
11. 3.2. Propiedades físicas de la materia
Las sustancias se caracterizan por sus propiedades y por su
composición. El color, punto de fusión y punto de ebullición son
propiedades físicas. Una propiedad física se puede medir y observar
sin que cambie la composición o identidad de la sustancia.
Las principales propiedades físicas de la materia son:
12. Textura Elasticidad Dureza Ductilidad
Maleabilidad Conductibilidad Temperatura Punto de fusión
Punto de
ebullición
Solubilidad Fragilidad Color
13. 3.3. Propiedades químicas de la materia
El enunciado “el hidrógeno gaseoso se quema en presencia de oxígeno
gaseoso para formar agua” describe una propiedad química del
hidrógeno, ya que para observar esta propiedad se debe efectuar un
cambio químico, en este caso la combustión. Después del cambio, los
gases originales, hidrógeno y oxígeno, habrán desaparecido y quedara
una sustancia química distinta, el agua.
Las principales propiedades químicas de la materia son:
14. • Es todo proceso por el cual un átomo o ión cede electrones.
Oxidación
• Es todo proceso por el cual un átomo o ión gana electrones.
Reducción
• Proceso que produce entre el oxígeno y un material oxidable, en
el que se desprende energía y habitualmente se manifiesta por
incandescencia o llama.
Combustión
• Proceso químico que se da entre un ácido graso y un alcohol.
Esterificación
• Proceso químico que involucra la ruptura de una molécula o de
un compuesto iónico por acción del agua.
Hidrólisis
15. IV. CLASIFICACIÓN DE LA MATERIA
4.1. Sustancias puras
Las sustancias puras están formadas
por átomos o moléculas todas iguales,
tienen propiedades específicas que
las caracterizan y no pueden
separarse en otras sustancias por
procedimientos físicos. Las sustancias
puras se clasifican en elementos y
compuestos.
16. ✓ Elemento: También pueden llamarse sustancias puras simples y están
formados por una sola clase de átomos y por lo tanto con las mismas
propiedades químicas. No pueden descomponerse en otras sustancias
puras más sencillas por ningún procedimiento. Son sustancias puras
simples todos los elementos químicos de la tabla periódica. A las
sustancias formadas por moléculas compuestas por átomos iguales
también se les considera elementos, por ejemplo el oxígeno gaseoso.
17.
18. ✓ Compuesto: Sustancias formadas por la unión de dos o más
elementos de la tabla periódica en proporciones fijas.
Una característica de los compuestos es que poseen una fórmula
química que describe los diferentes elementos que forman al
compuesto y su cantidad. Los métodos físicos no pueden separar un
compuesto, éstos solo pueden ser separados en sustancias más
simples por métodos químicos, es decir, mediante reacciones.
Por ejemplo, el agua es una sustancia pura, pero si la sometemos a
electrólisis la podemos separar en los elementos que la forman, el
oxígeno y el hidrógeno.
19. 4.2. Mezcla
Una mezcla resulta de la combinación de dos o más sustancias donde
la identidad básica de cada una no se altera, es decir, no pierden sus
propiedades y características por el hecho de mezclarse, porque al
hacerlo no ocurre ninguna reacción química.
20. ✓ Mezcla heterogénea: Las mezclas heterogéneas presentan una
composición no uniforme, sus componentes pueden distinguirse a
simple vista, en otras palabras, se observan diferentes sustancias en
la mezcla. Los componentes de este tipo de mezcla existen como
regiones distintas que se llaman fases. Una mezcla heterogénea se
compone de dos o más fases.
21. ✓ Mezcla homogénea: Se llaman también disoluciones. Tienen una
apariencia totalmente uniforme por lo que sus componentes no pueden
distinguirse a simple vista. Se dice que este tipo de mezclas tiene una
sola fase. En química se denomina fase a una porción de materia con
composición y propiedades uniformes. Por ejemplo, el agua de mar
está formada por agua y muchas sales solubles, donde se observa
una sola fase.
23. V. IMPORTANCIA DE LA QUÍMICA EN LA ACTUALIDAD
Hoy en día la química tiene tanta presencia en nuestras vidas y en nuestro
bienestar, que muchas veces no nos paramos a pensar realmente en su
influencia actual, y el papel que ha tenido en lo que somos hoy.
Ejemplos de ello es la cirugía, de la cual no podríamos pensar sin los
anestésicos, o en aviones que vuelan gracias a gasolinas particulares, los
colores de nuestras vestimentas, en las construcciones sin cemento, en la
fabricación de túneles sin el uso de explosivos, etc.
Sin duda, el avance de nuestra civilización, en gran parte, se lo debemos
a esta ciencia.
24.
25. VI. MÉTODO CIENTÍFICO
El concepto de
método proviene del
griego methodos
(“camino” o “vía”) y
hace referencia al
medio que se utiliza
para llegar a una
cierta meta.
Método
Adjetivo que
menciona lo
vinculado a la
ciencia (un conjunto
de técnicas y
procedimientos que
se emplean para
producir
conocimiento).
Científico
26. Método científico
Serie de etapas que hay que
recorrer para obtener un
conocimiento válido desde el
punto de vista científico,
utilizando para esto
instrumentos que resulten
fiables. Lo que hace este
método es minimizar la
influencia de la subjetividad del
científico en su trabajo.
27. Observació
n
• Los científicos se caracterizan por una gran curiosidad y el deseo de conocer la naturaleza. Cuando un científico encuentra un
hecho o fenómeno interesante lo primero que hace es observarlo con atención.
• La Observación consiste en examinar atentamente los hechos y fenómenos que tienen lugar en la naturaleza y que pueden
ser percibidos por los sentidos
Formulació
n de
hipótesis
• Después de las observaciones, el científico se plantea el cómo y el porqué de lo que ha ocurrido y formula una hipótesis.
• Formular una hipótesis consiste en elaborar una explicación provisional de los hechos observados y de sus posibles causas.
Experiment
ación
• Una vez formulada la hipótesis, el científico debe comprobar si es cierta. Para ello realizará múltiples experimentos modificando
las variables que intervienen en el proceso y comprobará si se cumple su hipótesis.
• Experimentar consiste en reproducir y observar varias veces el hecho o fenómeno que se quiere estudiar, modificando las
circunstancias que se consideren convenientes.
Emisión de
las
conclusion
es
• El análisis de los datos experimentales permite al científico comprobar si su hipótesis era correcta y dar una explicación
científica al hecho o fenómeno observado.
• La emisión de conclusiones consiste en la interpretación de los hechos observados de acuerdo con los datos experimentales.
• A veces se repiten ciertas pautas en todos los hechos y fenómenos observados. En este caso puede enunciarse una ley. Una
ley científica es la formulación de las regularidades observadas en un hecho o fenómeno natural. Por lo general, se expresa
matemáticamente.
• Las leyes científicas se integran en teorías. Una teoría científica es una explicación global de una serie de observaciones y
leyes interrelacionadas.
ETAPAS DEL MÉTODO CIENTÍFICO
28. Observación
• Queremos estudiar si la velocidad de caída libre de los cuerpos depende de su masa. Para ello, dejamos
caer, desde una misma altura una moneda y una hoja de papel. Observamos que la moneda llega mucho
antes que el papel al suelo. Si medimos la masa de la moneda, vemos que ésta es mayor que la masa del
papel.
Hipótesis
• Podemos formular, como hipótesis, el siguiente razonamiento: "Cae con mayor velocidad el cuerpo que
posee mayor masa".
Experimenta
ción
• Si lanzamos la moneda junto a una hoja de papel arrugada, vemos que llegan al suelo prácticamente al
mismo tiempo. Si seguimos esta línea de investigación y lanzamos una hoja de papel arrugada y otra hoja
sin arrugar desde la misma altura, vemos que la hoja arrugada llega mucho antes al suelo.
Emisión de
conclusiones
• Se puede concluir que no es la masa la que determina que un objeto caiga antes que otro en la Tierra;
más bien, será la forma del objeto la determinante. Como comprobación de nuestro resultado deducimos
que nuestra hipótesis inicial era incorrecta.
Para muestra un
29. V. EL INFORME CIENTÍFICO
Documento utilizado para comunicar los resultados de una investigación.
La redacción del contenido de este informe debe ser clara y sintética, ya
que debe permitir contextualizar, verificar y reproducir los resultados de la
investigación. Por eso, las citas y las referencias son componentes
fundamentales del artículo científico. Pero además, existen una serie de
características del informe científico que debemos tener en cuenta a la
hora de hacer un informe como este:
30. ✓ La información debe ser rigurosa, ya que es la publicación de
resultados fruto de un trabajo científico.
✓ El trabajo debe ser original que aporte conocimientos nuevos al área o
al tema en el que esté enmarcado.
✓ La publicación debe ser arbritrada y aprobada por un comité científico
✓ La estructura del informe debe respetar los requisitos de la revista
donde se publiquen los resultados y que permita la correcta
comprensión.
✓ El tema debe ser actual, enmarcado en el área especializada y
atractivo.
31. PARTES DE UN INFORME CIENTÍFICO
• Título: claro y atractivo
• Autores: personas o equipo que ha participado en la investigación
• Resumen o Abstract: contexto, propósito, procesos y descubrimientos
principales acompañados de las palabras clave, las cuáles deberán
estar en español y en inglés.
• Introducción
• Problema o Situación Problemática
• Hipótesis
• Objetivos
• Marco Teórico
• Metodología
• Resultados
• Discusión
• Conclusión
• Bibliografía
• Agradecimientos.
32. VI. MEDIDA DE MAGNITUDES
MEDIR
- Contar
- Comparar una unidad con otra
- Dar una valoración numérica
- Asignar un valor
- Asignar números a los objetos.
Todo lo que existe está en una cierta cantidad y se puede medir. La
necesidad de medir es evidente en la mayor parte de las actividades
técnicas o científicas. Sin embargo, no interesa sólo contar con medidas
sino también saber si dichas medidas son válidas.
33. MEDICIÓN
Proceso por el cual se
asignan números o símbolos
a atributos de entidades del
mundo real de tal forma que
los describa de acuerdo con
reglas claramente definidas.
MAGNITUD
Se denomina magnitud,
cualquier propiedad de los
cuerpos que es posible
cuantificar por algún
procedimiento.
34. 6.1. MAGNITUDES FUNDAMENTALES
Aquellas que se determinan directamente con un proceso de medida.
Longitud Masa Tiempo
Temperatura
Intensidad
de corriente
Cantidad de
sustancia
Intensidad
luminosa
35. 6.2. MAGNITUDES DERIVADAS
Aquellas que se determinan a partir de otras fundamentales.
Superficie:
LxL
Volumen:
LxLxL
Densidad:
M/L3 Velocidad: L/T
36. VII. SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES (SI)
Una vez definidas las magnitudes se deben asignar a cada
una, una unidad de medida. Para tal fin se instauró en
1960, en la XI Conferencia General de Pesas y Medida, el
Sistema Internacional de Unidades.
✓ El S.I. está establecido de manera oficial en el mundo, a
excepción de 3 países (Birmania, EE.UU. y Liberia).
✓ Las medida en la presentación de proyectos,
investigaciones, patentes, deben ir expresadas en el SI
para validar su publicación.
37. MAGNITUD UNIDAD SÍMBOLO DIMENSIÓN
Longitud Metro M L
Masa Kilogramo Kg M
Tiempo Segundo S T
Temperatura Grado Kelvin K Θ
Corriente
eléctrica
Amperio A I
Cantidad de
sustancia
Mol Mol J
Intensidad
luminosa
Candela cd N
MAGNITUDES Y UNIDADES FUNDAMENTALES DEL S.I.
43. VIII. ESCALAS TERMOMÉTRICAS
8.1. Escala Celsius y escala Fahrenheit
La unidad de la temperatura en la mayoría de los países de habla
hispana es de 1°C (un grado Celsius), mientras que en los países de
habla inglesa es de 1°F (un grado Fahrenheit). La relación entre las
unidades de estas dos escalas de temperatura se describe por medio
de la siguientes ecuaciones:
44. 5.2. Escala absoluta
En el sistema internacional de pesos y medidas reconoce la escala
absoluta de temperatura, en esta escala la unidad de la temperatura es
de 1K (un grado Kelvin), que numéricamente equivalente a 1°C, pero el
valor 0K (cero Kelvin) en esta escala absoluta corresponde al valor de -
273.15°C de la escala Celsius de temperatura. La ecuación que
relaciona la escala absoluta con la escala Celsius se escribe de la forma
siguiente:
