Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega Curso de ingreso a la UNAM. Grupo GUTE. La química en nuestro mundo, ¿qué es la química?, ¿qué es la materia?, ¿qué es la energía?, Propiedades físicas de la materia, Propiedades químicas de la materia, Reacciones de combustión, Combustible, Comburente, Poder calorífico, Cambios físicos, Cambios Químicos, Energía potencial, Energía cinética, Padres de la química, Lavosier, Boyle, Francis Bacon, Berzelius, Ramas de la química, Interacciones de la química, Especializaciones de la química.

1. x
. m
m
Introducción a la o Química
e .c
t en Ciencias
u Matus Ortega
Autor: Maestro
Bioquímicasg
. Genaro
w
w
Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega
w
genaromatus@excite.com, genaro_matus@hotmail.com

2. x
. m
om
.c
t e
La química está en nuestro mundo
g u
.
w
w
w

3. ¿Qué es la Química?
x
 La Química es la Ciencia . m
que se encarga del
estudio de la Materia, sus
om
propiedades y
transformaciones...” . c
t e
g u
• Tiene como objetivo el estudio de la
MATERIA, su naturaleza, estructura,
.
arreglo, función, composición y
características de reaccionabilidad
w
físico-químicas de cada partícula. Así
como los cambios que puedan ocurrir
en la materia.
w
w

4. Estudiar Química implica…
x
• Entender la estructura . m
“última” de la materia,
om
• Comprender sus partes,
.c
t e
• Integrarlas como un
g
todo, para explicar lau
.
realidad material con
w
formulaciones (Teorías),
w
cimentadas en el Marco
w
Teórico Conceptual.

5. ¿Qué es la materia?
x
. m
om
.c
t e
g u
.
w
w
w

6. ¿Qué es la Materia?
x
. m
☞ “todo cuerpo que ocupa un lugar en el espacio, posee masa,
densidad y volumen propio*; requiere energía para un cambio o
transformación. Puede interactuar
om con un campo
electromagnético siempre que posea cargas parciales (+ y -); y
. c
también generar fuerzas gravitacionales al interactuar con otras
entidades materiales.”
t e
g u
.
w
w
w

7. ¿Qué es la Materia?
x
• Física Clásica: “cualquier partícula
susceptible de ser acelerada por . m
efecto de una y que opone
resistencia al movimiento (fuerza F =
om
m a).
.
• Física Relativista: “todo aquello que c
posee cuatro manifestaciones o
t
propiedades fundamentales: Masa, e
Energía, Espacio y Tiempo”.
g u
.
• Física Moderna: “partículas de spin
semi-entero que satisfacen el
w
principio de exclusión de Pauli (no
puede haber dos fermiones en el ¡Calma! Para ingresar a la Universidad
w
mismo estado o número cuántico)”.
es necesario revisar lo elemental y
avanzar con seguridad y confianza.
w Hay tiempo suficiente
para revisar el temario por completo.

8. Propiedades de la materia
x
. m
om
Extensivas o
Generales
Físicas
. c
Intensivas,
Propiedades de la
t eespecíficas o
coligativas
materia
g u Cuantitativas
Químicas
.
w Cualitativas u
organolépticas
w
w

9. Propiedades Físicas de la materia x
. m
Extensivas
(Generales)
m
Son aditivas y las presenta toda sustancia,
dependen de la cantidad de masa.
o
Propiedades Físicas
. c
Peso, inercia, longitud, volumen,
divisibilidad.
de la materia
t e
Son cualitativas y sirven para distinguir
Intensivas
g u
(Específicas o
o diferenciar una sustancia de otra. No
dependen de la cantidad de masa.
.
Coligativas)
w Color, dureza, densidad, solubilidad,
temperatura, índice de refracción,
w puntos de fusión y ebullición, acidez...
w

10. Propiedades Químicas de la Materia
x
. m
 Se manifiestan durante una reacción química. Algunas de ellas son:
•
om
Combustibilidad (capacidad para reaccionar químicamente).
Poder oxidante (capacidad para ganar electrones)
•
• Poder reductor
. c
•
t e
Acidez (capacidad de generar hidrogeniones en soluciones acuosas,
donar protones, o aceptar electrones)
• Basicidad
g u
Electronegatividad (capacidad de atraer electrones hacia sí)
•
• .
Energía de ionización (energía que se debe aplicar para generar
iones),
Electropositividadw
•
• w
Afinidad Electrónica
w

11. x
. m
om
. c
t e
adelante
g u
Brevísimo paréntesis--- este tema se revisará con profundidad más
REACCIONES DE COMBUSTIÓN .
w
w
w

12. Reacciones de combustión
x
•
. m
Grosso modo una reacción química implica ruptura o formación de enlaces químicos en los
que uno o más reactivos se transforman en producto(s). Pueden ser reversibles o
R P o m
irreversibles según la posibilidad de que los productos puedan generar reactivos.
o R→P
•
. c
La combustión es el conjunto de procesos físico-químicos por los cuales se libera
e
controladamente parte de la energía interna del combustible. Una parte de esa energía se va
a manifestar en forma de calor.
u t
Una reacción de combustión comprende al menos 2 componentes:
•
. g
Combustible: Toda sustancia capaz de arder
Comburente: Sustancia que aporta el oxígeno para que el combustible sufra oxidación
w
•
w
Combustible + Comburente → Gases de Combustión + Calor
•
w
Normalmente se habla también de una fuente de ignición como iniciador de la reacción.

13. Reacciones de combustión
x
• Los componentes de un combustible se pueden clasificar en:
. m
•
•
Componentes combustibles (generadores de energía).
resultan perjudiciales .
om
Componentes inertes. Estos hay que eliminarlos y por lo tanto
. c
Fases de la reacción de combustión:
t e
1. Fase de pre-rreacción (formación de radicales). Los compuestos
g u
hidrocarbonados se descomponen dando lugar a la formación de radicales
(compuestos intermedios inestables (muy reactivos) -pues poseen al
.
menos un electrón desapareado), para que el carbono y el hidrógeno
puedan reaccionar con el oxígeno.
w
2. Fase de Oxidación: En esta fase se produce la combinación entre los
elementos y el oxígeno. Es una fase muy exotérmica y es cuando tiene
w
lugar la propagación de la llama.
3. Fase de Terminación: Aquí se forman los compuestos estables. El
w
conjunto de estos compuestos es lo que llamamos gases de combustión.

14. Clasificación de los combustibles
x
Naturales o primarios . m
Sólidos:
om
•
•
Carbón, madera, biomasa
Algunos metales (costo muy elevado)
. c
•
t e
Uranio (elemento radiactivo que genera la fisión en un reactor nuclear)
Petróleo y sus derivados
g u Líquidos:
.
•
• Gases
•
•
Gas natural
w
Gas licuado de petróleo (GLP)
w
w

15. Clasificación de los combustibles
x
Artificiales o secundarios . m
• Coque (destilado de carbón de hulla)
Sólidos:
om
•
•
Carbón vegetal (destilado de la madera a 250ºC)
Aglomerado de hulla
. c
•
t e
Biomasa residual (basura y residuos urbanos, estiércol, etc.)
g
Alcoholes (destilados de la biomasa) u Líquidos:
.
•
• Aceites de nafta y benzol (destilados de petróleo)
•
•
Gaseosos
Destilados de madera
w
•
w
Destilados de la hulla
•
w
Destilados de naftas de petróleo

16. x
. m
om
.c
t e
g u
.
w
w
w

17. Producción de petróleo en el mundo
x
. m
om
.c
t e
g u
.
w
w
w

18. Producción de gas natural en el mundo
x
. m
om
.c
t e
g u
.
w
w
w

19. Producción de energéticos en el mundo x
. m
Petróleo Carbón
om Gas Natural
Líder mundial Arabia Saudita
11.9 % c
China 26.2 %
.
Rusia 25.2 %
Rusia 9.2 %
t e
E. U. A. 20. 7 % E.U. A. 22.7 %
E. U. A. 8.9 %
Irán 5.3 %
g u India 7.4 %
Rusia 5.2 %
Canadá 7.3 %
Inglaterra 3.8 %
.
China 4.8 % Sudáfrica 3.5 %
w
w
w

20. Producción de energéticos en México x
. m
Petróleo y Gas
natural
Carbón
om
Estado líder
productor
Campeche 48.8 % Nuevo León 78.9
%
.c
Tabasco 24.7 % Coahuila 13.2 %
t e
Chiapas 8.7 %
Tamaulipas 7.5 % u
Sonora 7.9 %
g
Nuevo León 6.1 %
.
Veracruz 3.9 %
w
Puebla 0.1 %
w
w

21. Clasificación de los combustibles
x
Combustibles especiales . m
Líquidos:
om
 Este tipo de combustibles generalmente se utilizan para impulsar cohetes o en usos militares.
•
•
H2 liquido + O2 liquido
Kerosene + O2 liquido
. c
• Dimetilhidracina [ NH2-N(CH3)2] + N2O4
t e
Sólidos:
• Perclorato amónico ( NH4ClO4)
Pólvora (NaNO3 o KNO3 ,+ S + C )
g u
.
•
• Se denomina combustible fósil al que proviene de restos orgánicos vegetales y animales y se
w
extrae de la naturaleza. Ellos son el carbón, el petróleo y el gas natural.
•
w
El petróleo es un combustible pero generalmente no se lo utiliza como tal directamente, sino que se lo
caracteriza como una excelente materia prima para obtener, mediante su refinación y tratamiento, otras
w
sustancias de mayor importancia industrial como los gases licuados de petróleo (GLP), naftas, gas-oil, fuel-
oil, y otros productos.

22. Propiedades de los combustibles
x
• Poder Calorífico: Cantidad de energía
desprendida en la reacción de combustión, referida . m
a la unidad empleada de combustible (Kg, Kmol,
m3). Se puede dividir en:
om
c
– Poder calorífico Superior (PCS): Expresa la cantidad de
.
calor que se desprende en la reacción completa de la unidad de
combustible con el agua de los humos en forma líquida a 0 ºC y 1
atm.
– Poder calorífico Inferior (PCI): Expresa la cantidad de
calor que se desprende en la reacción completa de la
t e
estado de vapor.
g u
unidad de combustible con el agua de los humos en
• Limite de inflamabilidad: Propiedad
característica de los combustibles gaseosos.
.
Establece la proporción de gas y aire
necesaria para que se produzca la
w
w
combustión, indicando un límite superior y
uno inferior.
•
superior: 9,5 %
w
Ejemplo: PROPANO Límite inferior: 2,4 % Limite

23. Propiedades de los combustibles
x
• Punto de inflamación: Temperatura
mínima necesaria para que una . m
reacción de combustión se produzca.
om
• Viscosidad: resistencia de un fluido
al movimiento (mD/k).
.c
• Densidad: Este parámetro para saber
si el gas combustible se acumula en el
t e
techo o en el suelo, en caso de una
fuga en un local cerrado.
g u
.
w
w
w

24. Poder calorífico de los combustibles
x
Combustible MJ/kg kcal/kg . m
Gas natural
Acetileno
53,6
48,55
12 800
11 600
om
Propano
Gasolina 46,0
.
11 000
c
Butano
Gasoil 42,7
t e
10 200
Fueloil
Antracita
40,2
34,7
g u
9 600
8 300
Coque
Gas de alumbrado
32,6
29,3
. 7 800
7 000
Alcohol de 95º
Lignito
28,2
20,0 w 6 740
4 800
Turba
w
19,7 4 700
Hulla
w 16,7 4 000

25. MAPA CONCEPTUAL DE COMBUSTIBLES
x
. m
Combustión
om
Reacción química
. c
exotérmica que
genera CO2, luz.
Componentes
t e Propiedades
Combustible
g u Comburente Poder calorífico
Punto de
.
inflamación
Combustible
w
Inerte Viscosidad Densidad
w
w

26. Mapa conceptual general
x
. m
om
.c
t e
g u
.
w
w
w

27. Cambios Físicos vs Químicos
x
. m
• Físicos: Cambia la forma
externa de la materia.
om
.c
• Químicos: Cambia la
estructura interna de la
t e
materia (ocurre una
g u reacción), se forman o
rompen enlaces químicos.
.
w • Reacción = re-arreglo o re-
w acomodo de los átomos y
moléculas
w

28. ¿Qué tipo de cambio ocurre?
x
. m
om
.c
t e
g u
.
w
w
w

29. ¿Qué es la energía?
x
. m
om
.c
t e
g u
.
w
w
w

30. ¿Qué es la Energía?
x
• “la capacidad que tiene un cuerpom generar
. de
movimiento”. m
o energía:
(principio de actividad interna de la masa).
.c
• Grosso modo hay dos tipos de
e
u t
g
• Potencial: Ep = m g Δh
.
w mv
w
• Cinética: Ec = 1/2 2
w

31. Concepto de Potencial y cinético
x
. m
om
.c
t e
g u
.
w
w
w

32. ¿Beakman estaba mal?
x
. m
om
.c
t e
g u Potencial Potencial
.
w Cinético
w
w

33. Manifestaciones de la energía
x
• Potencial: agua de una presa, . m
resorte comprimido, batería o
alimentos.
om
. c
• Cinética: cualquier cuerpo en
movimiento. t e
g u
.
w
Algunas manifestaciones energéticas comunes son las Energías: Química,
w
Mecánica, Hidráulica, Lumínica, Eólica, Eléctrica, Térmica, Atómica.
w

34. Entender la energía puede ser divertido
x
. m
om
.c
t e
g u
.
w El Six Flags Great Adventure de Jackson, Nueva
w Jersey. E. U. tiene la montaña rusa más alta del
mundo, se llama Kingda Ka, alcanza los 208 km/h
y mide 132 metros de altitud.
w

35. Padres de la química
x
. m
om
Robert Boyle
(1627-1691)
Francis Bacon
(1561-1626).
. c
Lavoisier
(1743-1794)
Berzelius
1779-1848
t e
g u
.
Rescata y
revaloriza la
w
La Química como Ciencia
Experimental regida por
Introducción de la Balanza
Nomenclatura
palabra
Chemistry
w
observación y el
método inductivo
Ley de la conservación
Masas moleculares
w
(particular a general)
y deductivo (general a
particular)
de la masa

36. Ramas de la Química
x
• General: trata los principios teóricos
fundamentales relativos a la . m
composición y comportamiento de la
materia y la energía.
om
• Descriptiva: (orgánica e inorgánica)
estudio de las características y
. c
propiedades de las sustancias, su
composición, forma en que reaccionan
y los métodos de obtención de t e
productos.
g u
•
para la determinación de los .
Analítica: al análisis de las sustancias
w
componentes (Q. A. Cualitativa) y la
proporción en que se encuentran (que
w
es más bien el estudio de la Q. A.
Cuantitativa).
w

37. Interacciones y especializaciones
x
• Interacciones con otras
ciencias: . m
La Fisicoquímica,
om
Geoquímica,
Cristaloquímica y .c
Bioquímica.
t e
• Especializaciones:
g u
La Química Nuclear,
Química Cuántica, .
Radioquímica,
Termoquímica, w
w
Petroquímica, etc.
w