El documento presenta una introducción a la química, incluyendo definiciones de materia, elementos, compuestos, mezclas, cambios físicos y químicos, átomos, moléculas, masa atómica y molar, ecuaciones químicas y conceptos básicos como el método científico. Explica también la teoría atómica de Dalton y las leyes de conservación de masa y composición constante.

1. INSTITUCIÓN EDUCATIVA “JULIO CÉSAR GARCIA” PROFESOR: EDUARDO JAIME VANEGAS LONDOÑO LA QUÍMICA “Construyendo convivencia, formamos personas con visión empresarial”

2. QUÍMICA : EL ESTUDIO DEL CAMBIO

4. EL ESTUDIO DE LA QUÍMICA Macroscópico Microscópico

5. EL MÉTODO CIENTÍFICO ES UN PROCEDIMIENTO PARA LLEVAR A CABO UNA INVESTIGACIÓN. Una hipótesis es una explicación tentativa para un conjunto de observaciones.

6. Una teoría es un principio unificador que explica un conjunto de hechos y/o aquellas leyes que se basan en ellos. Una ley es un enunciado conciso de una relación entre fenómenos que es siempre válido bajo las mismas condiciones. Teoría atómica Fuerza = masa x aceleración

9. Los componentes de una mezcla pueden ser separados mediante procesos físicos. Imán

13. Un compuesto es una substancia constituida por átomos de dos o más elementos químicos unidos en proporciones fijas definidas. Los compuestos sólo pueden ser separados en los elementos químicos que los forman mediante medios químicos. Agua (H 2 O) Glucosa (C 6 H 12 O 6 ) Amoniaco (NH 3 )

15. Clasificación de la materia

16. ¿Cómo determinaría si una muestra de materia es una mezcla, substancia pura, compuesto o elemento?

17. Los tres estados de la materia Sólido Líquido Gas

18. Un cambio físico no altera la estructura o la identidad de una substancia. Un cambio químico altera la estructura o la identidad de las substancias involucradas. ¿CAMBIOS FÍSICOS O QUÍMICOS? La fusión del hielo Ázucar disuelta en agua El hidrógeno arde en el aire para formar agua

20. Materia - todo lo que ocupa un lugar en el espacio y tiene masa . Masa – medida de la cantidad de materia en el SI, la unidad de masa es el kilogramo (kg) 1 kg = 1000 g = 1 x 10 3 g Peso – es el resultado de la fuerza que la gravedad ejerce sobre la masa de un objeto peso = c x masa en la tierra, c = 1.0 en la luna, c ~ 0.1 Una barra de 1 kg pesará 1 kg en la tierra 0.1 kg en la luna

22. LOS PRIMEROS DESCUBRIMIENTOS QUÍMICOS Lavoisier 1774 Ley de conservación de la masa. Proust 1799 Ley de la composición constante Dalton 1803-1888 Teoría atómica.

25. Una reacción química es un proceso en el que una o más substancias se transforman en una o más nuevas substancias

26. Una ecuación química emplea símbolos químicos para mostrar lo que ocurre en una reacción química

27. Cómo “ leer ” ecuaciones químicas 2 Mg + O 2 2 MgO 2 átomos de Mg + 1 molécula de O 2 forman 2 fórmulas unitarias de MgO 48.6 gramos de Mg + 32.0 gramos de O 2 forman 80.6 g MgO 2 moles de Mg + 1 mol de O2 forman 2 moles de MgO 2 gramos Mg + 1 gramo O 2 forman 2 g MgO NO SE LEE

28. Por definición: 1 átomo 12 C “pesa” 12 uma En esta escala: 1 H = 1.008 uma 16 O = 16.00 uma La masa atómica es la masa de un átomo en unidades de masa atómica (uma) Micro-mundo Átomos y moléculas Macro-mundo gramos

29. Un mol es la cantidad de sustancia que contiene tantos átomos como hay en exactamente 12.00 gramos de 12 C. 1 mol = N A = 6.0221367 x 10 23 El número de Avogadro ( N A ) 1 uma = 1.66 x 10 -24 g o 1 g = 6.022 x 10 23 uma La masa molar es la masa atómica o molecular expresada en gramos 1 mol de átomos 12 C = 12.00 g 12 C 1 mol de átomos de litio = 6.941 g de Li Para cualquier elemento masa atómica (uma) = masa molar (gramos)

30. Para cualquier molécula masa molecular (uma) = masa molar (gramos) 1 molécula SO 2 = 64.07 uma 1 mol SO 2 = 64.07 g SO 2 Masa molecular (o peso molecular) es la suma de masas atómicas (en uma) de los elementos de una molécula. SO 2 1S 32.07 uma 2O + 2 x 16.00 uma SO 2 64.07 uma

31. ¿Cuántos átomos de H hay en 72.5 g of C 3 H 8 O ? 1 mol C 3 H 8 O = (3 x 12) + (8 x 1) + 16 = 60 g C 3 H 8 O 1 mol H = 6.022 x 10 23 átomos H 5.82 x 10 24 átomos de H 1 mol C 3 H 8 O moléculas = 8 mol átomos de H 72.5 g C 3 H 8 O 1 mol C 3 H 8 O 60 g C 3 H 8 O x 8 mol átomos H 1 mol C 3 H 8 O x 6.022 x 10 23 átomos H 1 mol átomos H x =

32. La masa formular es la suma de las masas atómicas (en uma) en una fórmula unitaria de un compuesto iónico. Para cualquier compuesto iónico masa de la fórmula (uma) = masa molar (gramos) 1 fórmula unitaria NaCl = 58.44 uma 1 mol NaCl = 58.44 g NaCl NaCl 1Na 22.99 uma 1Cl + 35.45 uma NaCl 58.44 uma

33. Ec = 1/2 x m x v 2 v = (2 x Ec/m) 1/2 F = q x v x B Ligero Ligero Pesado Pesado

34. Composición porcentual de un elemento en un compuesto = n es el número de moles del elemento en 1 mol del compuesto 52.14% + 13.13% + 34.73% = 100.0% n x masa molar del elemento masa molar del compuesto x 100% C 2 H 6 O %C = 2 x (12.01 g) 46.07 g x 100% = 52.14% %H = 6 x (1.008 g) 46.07 g x 100% = 13.13% %O = 1 x (16.00 g) 46.07 g x 100% = 34.73%

35. Composición porcentual y fórmulas empíricas Determine la fórmula de un compuesto que tiene la siguiente composición porcentual en peso: 24.75 % K, 34.77 % Mn, 40.51 % O n K = 24.75 g K x = 0.6330 mol K 1 mol K 39.10 g K n Mn = 34.77 g Mn x = 0.6329 mol Mn 1 mol Mn 54.94 g Mn n O = 40.51 g O x = 2.532 mol O 1 mol O 16.00 g O

36. KMnO 4 Composición porcentual y fórmulas empíricas n K = 0.6330, n Mn = 0.6329, n O = 2.532 K : ~ ~ 1.0 0.6330 0.6329 Mn : 0.6329 0.6329 = 1.0 O : ~ ~ 4.0 2.532 0.6329

41. El Metanol hace combustión en el aire según la siguiente ecuación: Si 209 g de metanol se consumen en la combustión, ¿qué masa de agua es producida? Masa molar CH 3 OH Coeficientes en la ecuación Masa molar H 2 O 209 g CH 3 OH 235 g H 2 O 2CH 3 OH + 3O 2 2CO 2 + 4H 2 O gramos CH 3 OH moles CH 3 OH moles H 2 O gramos H 2 O 1 mol CH 3 OH 32.0 g CH 3 OH x 4 mol H 2 O 2 mol CH 3 OH x 18.0 g H 2 O 1 mol H 2 O x =

42. Reactivo limitante NO es el reactivo limitante O 2 es el reactivo en exceso 2NO + O 2 2NO 2

43. En un proceso,124 g de Al reaccionan con 601 g de Fe 2 O 3 Calcule la masa de Al 2 O 3 que se forma. g Al mol Al moles Fe 2 O 3 necesarios g Fe 2 O 3 necesarios g Fe 2 O 3 mol Fe 2 O 3 moles Al necesarios g Al necesarios 124 g Al 367 g Fe 2 O 3 Como tiene más Fe 2 O 3 (601 g), Al es el reactivo limitante Se usa el reactivo limitante (Al) para calcular la cantidad de producto que se puede formar 124 g Al 234 g Al 2 O 3 2Al + Fe 2 O 3 Al 2 O 3 + 2Fe 1 mol Al 27.0 g Al x 1 mol Fe 2 O 3 2 mol Al x 160. g Fe 2 O 3 1 mol Fe 2 O 3 x = Para 124 g Al necesita 367 g Fe 2 O 3 1 mol Al 27.0 g Al x 1 mol Al 2 O 3 2 mol Al x 102. g Al 2 O 3 1 mol Al 2 O 3 x =

44. El rendimiento teórico es la cantidad de producto que resultaría si todo el reactivo limitante reaccionara. El rendimiento real es la cantidad de producto que realmente se obtiene de la reacción. [%] = Resultado real Resultado teórico x 100 Rendimiento de una reacción Rendimiento porcentual de la reacción

45. La química en acción El 9/23/99, $125,000,000 Mars Climate Orbiter entered Mar’s atmosphere 100 km (62 miles) lower than planned and was destroyed by heat. 1.7 1 lb = 1 N 1 lb = 4.45 N “ This is going to be the cautionary tale that will be embedded into introduction to the metric system in elementary school, high school, and college science courses till the end of time.”

46. 1.- Describa como determinaría que una pieza de joya es realmente oro y no una mezcla u otro metal recubierto. 2.- Una premisa importante en ciencia es que existe un orden subyacente en la naturaleza. Einstein describió esta creencia con las siguientes palabras: “Dios es astuto pero no malvado”. Que cree que quiso decir con esta frase? 3.- Si desea comprobar una teoría, describa las características necesarias de un experimento adecuado.

49. HI Yoduro de hidrógeno NF 3 Trifluoruro de nitrógeno SO 2 Dióxido de azufre N 2 Cl 4 Tetracloruro de dinitrógeno NO 2 Dióxido de nitrógeno N 2 O Monóxido de dinitrógeno Compuestos moleculares

50. Una fórmula molecular muestra el número exacto de átomos de cada elemento en la menor cantidad posible en la substancia. La fórmula empírica muestra la relación más simple entre los elementos que forman el compuesto. La fórmula de un compuesto iónico es siempre igual a la fórmula empírica. Molecular Empírica H 2 O H 2 O C 6 H 12 O 6 CH 2 O N 2 H 4 NH 2 O 3 O NaCl CuSO4