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Q U ÍM IC A Teoría y práctica
Walter Cartolín Rodríguez
Q u Im ic a : T e o r Ia y pr ác tic a C o lec c ió n U n ic ie n c ia S apien s W alter C ar to lín R o d r íg u ez © W alter Cartolín Rodríguez, 2007 © Editorial San M arcos E. I. R. L,, editor Jr. Dávalos Llssón 135, Lima, Lima, Lima Teléfono: 331-1522 R U C :20260100808 E-m ail: ¡nform es@ editorialsanm arcos.com Diseño de portada: Gustavo Tuppia Com posición de interiores: Lidia Ram írez Responsable de edición: Alex Cubas Prim era edición: 2007 Segunda edición: 2014 Tercera edición: diciem bre 2015 Tiraje: 2000 ejem plares Hecho el depósito legal en la Biblioteca Nacional del Perú N.° 2015-17921 ISBN: 978-612-315-280-2 Registro de proyecto editorial N.° 31501001501403 Prohibida la reproducción total o parcial de esta obra, sin previa autorización escrita del autor y del editor. Im preso en el Perú / Prínted in Perú Pedidos: Jr. Dávalos Lissón 135, Lima Teléfono: 433-7611 E-m ail: ventas@ editorlalsanm arcos.com www.editorlalsanm arcos.com Impresión: Editorial San M arcos de Aníbal Jesús Paredes Galván Av. Las Lomas 1600, Urb. M angom arca, San Juan de Lurigancho, Lima, Lima R U C :10090984344 M arzo 2016
ÍNDICE Presentación.......................................................................................................................................................................... 11 CAPÍTULO 01: MATERIA Y ENERGÍA Biografía: Albert Einstein.................................................................................................................................................... 13 Definición................................................................................................................................................................................ 14 Fenóm eno.............................................................................................................................................................................. 14 Propiedades físicas y quím icas........................................................................................................................................ 14 Materia..................................................................................................................................................................................... 15 Materia y energía.................................................................................................................................................................. 16 Relatividad de la m asa........................................................................................................................................................ 16 Clases de materia................................................................................................................................................................. 17 Sistema disperso.................................................................................................................................................................. 18 Energía.................................................................................................................................................................................... 19 Definiciones im portantes.................................................................................................................................................... 19 Problemas resueltos...................................................................................................... 20 Problemas de examen de admisión UNI........................................................................................................................ 28 Problemas propuestos......................................................................................................................................................... 30 CAPÍTULO 02: TEORÍA ATÓMICA - MODELOS ATÓMICOS - ESTRUCTURA ATÓMICA MODERNA Biografía: John Dalton......................................................................................................................................................... 39 Teorías sobre la constitución de la m ateria................................................................................................................... 40 Series espectrales del átomo hidrógeno........................................................................................................................ 52 Estructura atómica moderna ............................................................................................................................................ 55 Peso atómico promedio (PA) o masa atómica promedio (A r)................................................................................... 57 Problemas resueltos............................................................................................................................................................ 59 Problemas de examen de admisión U NI........................................................................................................................ 67 Problemas propuestos......................................................................................................................................................... 69 CAPÍTULO 03: NÚMEROS CUÁNTICOS - CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA Biografía: Erwin Schródinger............................................................................................................................................. 77 Números cuánticos............................................................................................................................................................... 78 Configuración electrónica................................................................................................................................................... 80 Problemas resueltos............................................................................................................................................................ 87 Problemas de examen de admisión U NI........................................................................................................................ 94 Problemas propuestos......................................................................................................................................................... 96 CAPÍTULO 04: TABLA PERIÓDICA Biografía: Dmitri M endeléyev................................................................................................................................................ 101 Clasificación de los elementos químicos............................................................................................................................ 102 Tabla periódica actual................................................................................................................................................. 103 Estabilidad quím ica.................................................................................................................................................................. 111 Notación de Lew is................................................................................................................................................................ 112 Problemas resueltos............................................................................................................................................................ 112 Problemas de examen de admisión U NI........................................................................................................................ 120 Problemas propuestos............................................................................................................................................................. 122
CAPÍTULO 05: ENLACE QUÍMICO Biografía: Gilbert Lew is...................................................................................................................................................... 131 Definición................................................................................................................................................................................ 132 Tipos de enlace.................................................................................................................................................................... 132 Resonancia.,.......................................................................................................................................................................... 134 Geometría m olecular........................................................................................................................................................... 135 Momento dipolar (g )............................................................................................................................................................ 136 Polaridad de las moléculas................................................................................................................................................. 136 Enlace m etálico.................................................................................................................................................................... 137 Fuerzas intermoleculares................................................................................................................................................... 137 Problemas resueltos............................................................................................................................................................ 139 Problemas de examen de admisión U N I........................................................................................................................ 151 Problemas propuestos....................................... 153 CAPÍTULO 06: NOMECLATURA INORGÁNICA Biografía: Edward Frankland............................................................................................................................................. 161 Definición................................................................................................................................................................................ 162 Función quím ica................................................................................................................................................................... 162 Valencia.................................................................................................................................................................................. 162 Estado de oxidación (EO)................................................................................................................................................... 162 Funciones inorgánicas......................................................................................................................................................... 163 Ácidos especiales.................... .■ ........................................................................................................................................... 169 Radicales............................................................................................................................................................................... 169 Función s a l............................................................................................................................................................................ 170 Aleaciones.............................................................................................................................................................................. 173 Amalgamas............................................................................................................................................................................ 173 Nombres comunes de com puestos................................................................................................................................ 176 Problemas resueltos............................................................................................................................................................ 177 Problemas de examen de admisión U N I........................................................................................................................ 187 Problemas propuestos......................................................................................................................................................... 189 CAPÍTULO 07: CONCEPTOS FÍSICOS Biografía: Daniel Fahrenheit.............................................................................................................................................. 195 Densidad................................................................................................................................................................................ 196 Densidad de una m ezcla.................................................................................................................................................... 196 Densidad relativa (Dr).......................................................................................................................................................... 197 Peso específico (PE) o (y ).................................................................................................................................................. 197 Gravedad específico (G E).................................................................................................................................................. 198 Presión.................................................................................................................................................................................... 200 Temperatura.......................................................................................................................................................................... 209 Problemas resueltos............................................................................................................................................................ 213 Problemas propuestos......................................................................................................................................................... 217 CAPÍTULO 08: UNIDADES QUÍMICAS DE MASA Biografía: Amedeo Avogadro............................................................................................................................................. 219 Masa atómica (A r)................................................................................................................................................................ 220 Masa molecular (M )............................................................................................................................................................ 220 Atomicidad.............................................................................................................................................................................. 221 Volumen molar ( V J .............................................................................................................................................................. 222 Problemas resueltos............................................................................................................................................................ 225 Problemas propuestos......................................................................................................................................................... 239 CAPÍTULO 09: COMPOSICIÓN ESTEQUIOMÉTRICA Biografía: Louis Proust......................................................................................................................................... 241 Fórmula empírica (FE)......................................................................................................................................................... 242 6 ■ C o l e c c i ó n U n ic ie n c ia S a p i e n s ____________________________________________________________________
Q u ím ic a ■ 7 Fórmula molecular (FM )..................................................................................................................................................... 242 Problemas resueltos............................................................................................................................................................ 245 Problemas de examen de admisión U N I...................................................................................................................... 251 Problemas propuestos......................................................................................................................................................... 252 CAPÍTULO 10: ESTADO GASEOSO Biografía: Louis Gay-Lussac............................................................................................................................................. 259 Definición................................................................................................................................................................................ 260 Modelo de un gas Ideal....................................................................................................................................................... 260 Propiedad macroscópica................................................................................................................................................... 260 Propiedad m icroscópica..................................................................................................................................................... 260 Velocidad promedio.............................................................................................................................................................. 260 Ecuación general de los gases Ideales (Clausius)....................................................................................................... 261 Procesos gaseosos restringidos...................................................................................................................................... 261 Ecuación universal de los gases ideales........................................................................................................................ 266 Hipótesis de Avogadro y A m pere..................................................................................................................................... 266 Ley de Avogadro................................................................................................................................................................... 267 Mezcla de gases................................................................................................................................................................... 270 Leyes de la mezcla de gases............................................................................................................................................ 270 Gases húmedos .................................................................................................................................................................. 275 Presión de vapor (P ) .......................................................................................................................................................... 275 Humedad relativa (HR)........................................................................................................................................................ 276 Punto de rocío....................................................................................................................................................................... 276 Ley de difusión gaseosa o ley de Thomas Graham ................................................................................................... 279 Problemas resueltos............................................................................................................................................................ 281 Problemas de examen de admisión U NI...................................................................................................................... 288 Problemas propuestos......................................................................................................................................................... 290 CAPÍTULO 11: LÍQUIDOS Y SÓLIDOS Biografía: Robert B oyle....................................................................................................................................................... 297 Estado líquido...............................................................................................................................'........................................ 298 Propiedades intensivas....................................................................................................................................................... 298 Curvas de calentamiento y enfriam iento........................................................................................................................ 299 Diagrama de fa se s............................................................................................................................................................... 299 Temperatura y presión críticas.......................................................................................................................................... 300 Estado sólido......................................................................................................................................................................... 300 Punto de fusión...................................................................................................................................................................... 302 Sublimación............................................................................................................................................................................ 302 Problemas resueltos............................................................................................................................................................. 305 Problemas propuestos......................................................................................................................................................... 311 CAPÍTULO 12: REACCIONES QUÍMICAS Biografía: Antoine Lavoisier................................................................................................................................................ 321 Ecuaciones químicas........................................................................................................................................................... 322 Reacción quím ica.................................................... 322 Balance de reacciones........................................................................................................................................................ 324 Problemas resueltos............................................................................................................................................................ 331 Problemas de examen de admisión U N I....................................................................................................................... 341 Problemas propuestos......................................................................................................................................................... 343 CAPÍTULO 13: ESTEQUIOMETRÍA Biografía: Jacob Berzellus.................................................................................................................................................. 349 Definición................................................................................................................................................................................ 350 Leyes ponderales (relación m asa-m asa)....................................................................................................................... 350
8 ■ C o l e c c i ó n U n ic ie n c ia S a p ie n s Leyes volumétricas............................................................................................................................................................... 351 Eficiencia o rendimiento de una reacción....................................................................................................................... 352 Pureza o riqueza de una sustancia química.................................................................................................................. 352 Masa equivalente (meq)........................................................................................................................................................ 355 Equivalente gramo (1 Eq)................................................................................................................................................... 356 Problemas resueltos............................................................................................................................................................ 357 Problemas de examen de admisión U N I........................................................................................................................ 369 Problemas propuestos......................................................................................................................................................... 371 CAPÍTULO 14: SOLUCIONES Biografía: John Tyndall........................................................................................................................................................ 377 Sistema disperso.................................................................................................................................................................. 378 Clasificación de las dispersiones...................................................................................................................................... 378 Características del agua..................................................................................................................................................... 378 Propiedades del agua.......................................................................................................................................................... 379 Soluciones (disoluciones).................................................................................................................................................. 379 Unidades de concentración................................................................................................................................................ 381 Neutralización ácido-base.................................................................................................................................................. 382 Dilución.................................................................................................................................................................................... 383 Coloides................................................................................................................................................................................... 383 Problemas resueltos............................................................................................................................................................ 387 Problemas de examen de admisión U N I........................................................................................................................ 399 Problemas propuestos......................................................................................................................................................... 402 CAPÍTULO 15: CINÉTICA QUÍMICA - EQUILIBRIO QUÍMICO Biografía: Henry Le Chátelier............................................................................................................................................ 407 Cinética quim ica................................................................................................................................................................... 408 Equilibrio quím ico................................................................................................................................................................. 410 Problemas resueltos............................................................................................................................................................ 414 Problemas de examen de admisión U N I........................................................................................................................ 425 Problemas propuestos......................................................................................................................................................... 427 CAPÍTULO 16: ÁCIDOS Y BASES Biografía: Johannes Bronsted........................................................................................................................................... 435 Ácido........................................................................................................................................................................................ 436 Base o álcalis........................................................................................................................................................................ 436 Teorías de ácidos y bases.................................................................................................................................................. 436 Fuerza de acidez.................................................................................................................................................................. 437 Equilibrio iónico..................................................................................................................................................................... 438 Potencial de hidrógeno (pH).............................................................................................................................................. 439 Indicadores............................................................................................................................................................................. 439 Titulación o neutralización ácido-base............................................................................................................................ 440 Grado de disociación (a ).................................................................................................................................................... 440 Hidrólisis de iones................................................................................................................................................................ 441 Solución reguladora.............................................................................................................................................................. 443 Problemas resueltos............................................................................................................................................................ 445 Problemas de examen de admisión U N I........................................................................................................................ 453 Problemas propuestos......................................................................................................................................................... 455 CAPÍTULO 17: ELECTROQUÍMICA Biografía: Svante Arrhenius............................................................................................................................................... 461 Definición................................................................................................................................................................................ 462 Celda electrolítica................................................................................................................................................................. 462 Relaciones físico-químicas................................................................................................................................................. 463 Leyes de Michael Faraday................................................................................................................................................. 463
Q u ím ic a ■ Celdas galvánicas........................................................................................................... Celda de concentración.................................................................................................. Batería o p ila ..................................................................................................................... Problemas resueltos........................................................................................................ Problemas de examen de admisión U N I.................................................................... Problemas propuestos.................................................................................................... CAPÍTULO 18: QUÍMICA ORGÁNICA Biografía: August Kekulé................................................................................................ Definición............................................................................................................................ Generalidades.................................................................................................................. Diferencias entre compuestos orgánicos e inorgánicos........................................ Carbono (C)....................................................................................................................... Clases de carbono........................................................................................................... Propiedades químicas ................................................................................................... Fórmulas de un compuesto orgánico......................................................................... Isomería.............................................................................................................................. Deducción de fórmulas globales.................................................................................. Grupos funcionales.......................................................................................................... Hidrocarburos (H C )......................................................................................................... Aléanos (R - H )................................................................................................................ Alquilo (- R )....................................................................................................................... Prefijos comunes (aléanos)........................................................................................... Nomeclatura IUPAC........................................................................................................ Metano................................................................................................................................ Alquenos, oleflnas o etilénicos..................................................................................... Alqulnos acetilénicos...................................................................................................... Hidrocarburos alicíclicos................................................................................................. Acetileno o etino.............................................................................................................. Alquino............................................................................................................................... Hidrocarburos arom áticos............................................................................................ Benceno (C6H6) .............................................................................................................. Compuestos aromáticos heterocíclicos..................................................................... El petróleo........................................................................................................................ Gas natural....................................................................................................................... G asolina............................................................................................................................ Funciones oxigenadas................................................................................................... Funciones alcohol (R - O H )......................................................................................... Función éter (R - O - R’) ............................................................................................. Función aldehido (R - C H O )....................................................................................... Función cetonas (R - CO - R ).................................................................................... Ácidos carboxíllcos (R - COO H)................................................................................. Funciones nitrogenadas................................................................................................ Función am ina................................................................................................................. Función am ida................................................................................................................. Función nitrito (R - C N )................................................................................................. Función ¡mina.................................................................................................................. Aminoácidos..................................................................................................................... Proteínas........................................................................................................................... Péptidos............................................................................................................................. Vitaminas........................................................................................................................... Alcaloides......................................................................................................................... Glúcidos: carbohidratos................................................................................................ Problemas resueltos....................................................................................................... Problemas de examen de admisión UNI................................................................... Problemas propuestos...................................................................................................
1 0 ■ C o l e c c i ó n U n ic ie n c ia S a p ie n s CAPÍTULO 19: ECOLOGÍA Y CONTAMINACIÓN AMBIENTAL QUÍMICA DESCRIPTIVA - QUÍMICA APLICADA Biografía: Richard Feynman............................................................................................................................................... 563 Ecología................................................................................................................................................................................... 564 Contaminación quím ica....................................................................................................................................................... 564 Contaminación del aire........................................................................................................................................................ 564 Contaminación del agua...................................................................................................................................................... 566 Contaminación del suelo.................................................................................................................................................... 568 Otros tipos de contaminación............................................................................................................................................ 568 Soluciones a la contaminación.......................................................................................................................................... 569 Tratamiento de residuos nucleares.................................................................................................................................. 569 Química descriptiva.............................................................................................................................................................. 570 Hidrógeno (H )........................................................................................................................................................................ 572 Oxígeno (O)............................................................................................................................................................................ 573 Ozono (O .).............................................................................................................................................................................. 575 Nitrógeno (N )......................................................................................................................................................................... 576 Amoniaco (NH3) ..................................................................................................................................................................... 576 Ácido nítrico (H N 03) ............................................................................................................................................................ 577 Ácido clorhídrico (H C I)........................................................................................................................................................ 578 Vidrios...................................................................................................................................................................................... 579 Agua (H20 ) ............................................................................................................................................................................. 579 Siderurgia............................................................................................................................................................................... 581 Halógenos.................................!............................................................................................................................................ 583 Química aplicada.................................................................................................................................................................. 584 Problemas resueltos............................................................................................................................................................. 589 Problemas de examen de admisión U N I........................................................................................................................ 600 Problemas propuestos......................................................................................................................................................... 602
PRESENTACIÓN El libro de Química de la Colección Uniclencia Sapiens resume de manera didáctica, sencilla y ordenada, los temas que actualmente se vienen desarrollando en el curso de Quí­ mica, para que pueda servir como herramienta en la preparación de los estudiantes próximos a rendir un examen de admisión, e inclusive, por la manera tan detalla cómo se ha venido trabajando el material, puede ser utilizado como libro de consulta para los estudiantes que aún cursan el nivel secundario. El libro presenta diecinueve capítulos, en los cuales se desarrollan los conceptos elemen­ tales y se avanza gradualmente hacia los problemas más complicados; a la vez, cada capítulo contiene problemas resueltos que son desarrollados paso a paso, problemas de examen de admisión UNI y problemas propuestos con sus respectivas claves. Cabe resaltar que la selección de los problemas se ha realizado teniendo como base los temas de los prospectos de admisión de las diversas universidades. Todas estas característi­ cas manifiestan el afán y el deseo del autor de contribuir con el avance y desarrollo intelectual de los estudiantes. El Editor
Materia y energía Albert Einstein (Ulm, Imperio ale­ mán, 14 de marzo de 1879-Prin- ceton, Estados Unidos, 18 de abril de 1955) fue un físico alemán de origen judío, nacionalizado des­ pués suizo y estadounidense. Es considerado el científico más co­ nocido y popular del siglo XX. En 1905, cuando era un joven físico desconocido, publicó su teoría de la relatividad especial; en ella incorporó, en un marco teórico simple fundamentado en postu­ lados físicos sencillos, conceptos y fenómenos estudiados antes por Henri Poincaré y por Hendrik Lorentz. Como una consecuencia lógica de esta teoría, dedujo la ecuación de la física más conoci­ da a nivel popular: la equivalen­ cia masa-energía, E = me2. Con la teoría de la relatividad especial de Albert Einstein se inició una nueva etapa, la cinemática relativista, donde el tiempo y el espacio no son absolutos y sí lo es la velocidad de la luz. La equivalencia entre masa y energía descubierta por Einstein obliga a rechazar la afirmación de que la masa convencional se conserva porque masa y energía son mutuamente convertibles. De otra manera, se puede afirmar que la masa relativista equivalente (el total de masa material y energía) se conserva, pero la masa en reposo puede cambiar, como ocurre en aquellos procesos relativistas en que una parte de la materia se convierte en fotones. Fuente; Wifeipedia
14 ■ C o l e c c i ó n U n ic ie n c ia S a p ie n s <4 DEFINICIÓN Es una ciencia experimental que estudia las propieda­ des, transformaciones y combinaciones que sufre la materia. Siendo la química muy extensa, se divide en: Química general Estudia las leyes fundamentales que se relacionan con las sustancias químicas y sus transformaciones. Química inorgánica Estudia los cuerpos químicos que, generalmente, for­ man parte de la naturaleza inanimada. Química orgánica o química del carbono La primera denominación se le dio porque se creía que estos compuestos solo se formaban por la actividad vi­ tal de los seres vivos. Se le ha dado, posteriormente, el segundo nombre al comprobar que se pueda obtener por síntesis. Trata del estudio de los compuestos que contienen carbono. Química analítica Estudia los métodos para determinar la composición de las sustancias, tanto en lo que se refiere a la naturaleza de los constituyentes (cualitativa) como a la cantidad (cuantitativa). Química física Estudia los principios teóricos de la química. Química industrial Estudia los procedimientos de obtención a gran escala. Bioquímica Estudia las transformaciones químicas que tienen lugar en los seres vivos. <4 FENÓMENO Es cualquier cambio que sufre la materia. Fenómeno fisico Es un cambio pasajero que no altera la estructura inter­ na de la materia. Ejem plo: Dilataciones. resorte F rwnnn F *— r m m — * Al cesar la fuerza F, regresa a su estado original. Fenómeno químico Es el cambio que altera la estructura íntima de la mate­ ria; no es reversible. Ejem plo: Combustión de un papel se carboniza y no puede con­ vertirse nuevamente en papel. Papel Fenómeno químico Cenizas Fenómeno alotrópico Cuando un elemento químico se encuentra en 2 o más formas diferentes. Ejem plo: 0 2; 0 3 (ozono). Sus propiedades químicas son di­ ferentes. C (grafito), C (diamante) (fósforo blanco) (fósforo rojo) Azufre rómbico V Azufre monoclínico <4 PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS Las sustancias se caracterizan por sus propiedades in­ dividuales y algunas veces, únicas. Una propiedad física Se puede medir y observar sin modificar la composición o identidad de la sustancia. Ejemplo: color, punto de ebullición, densidad, etc. Una propiedad química Se puede observar esta propiedad al realizar un cambio químico. Ejemplo: combustión (combustibilidad), etc. Todas las propiedades medibles de la materia pertene­ cen a una de dos categorías: propiedades extensivas e intensivas. Propiedad extensiva El valor medido de esta propiedad depende de la can­ tidad de materia considerada. Ejemplo: longitud, masa, volumen. A mayor cantidad de materia, mayor masa. Los valores de una misma propiedad extensiva se pueden sumar. Propiedad intensiva El valor medido de esta propiedad no depende de cuánta materia (masa) se considere. Ejemplo: tempe­ ratura, densidad, color, etc. Las propiedades químicas son todas intensivas.
Q u ím ic a ■ 15 <4 MATERIA Es todo aquello que ocupa un lugar en el espacio, se caracteriza por tener masa y es perceptible por nues­ tros sentidos. Ejemplo: tiza, perfumes, aire, papel, la­ picero,... etc. División de la materia Una de las propiedades de la materia es la divisibilidad (partición), por la cual la materia puede ser dividida en partes cada vez más pequeñas. ¿Hasta dónde puede llegar esta división? Antiguamente se creia que el átomo era la última divi­ sión, pero hoy sabemos que la última división lo consti­ tuyen las partículas subatómicas. Propiedades generales Divisibilidad. Propiedad de la materia de dividirse en partes, según sea el tipo de proceso. Ejemplo: tiza, pa­ pel,... etc. Impenetrabilidad. Dos o más cuerpos no pueden ocu­ par un mismo espacio a la vez. Inercia. Es la resistencia que opone la masa al movi­ miento. Maleabilidad. Cuando la materia sólida, puede conver­ tirse en láminas delgadas. Dureza. Es la resistencia que oponen los cuerpos a ser rayados. Estado de la materia La materia existe en cuatro estados, tres fundamenta­ les y el cuarto estado que es el que más abunda en la naturaleza: sólido, liquido, gaseoso y plasmático. En toda molécula existe dos tipos de fuerzas intermo­ leculares: Fuerza de atracción (Fa): que nos permite la cohesión y el ordenamiento de las moléculas. Fuerza de repulsión (F„): que permite la separación de las moléculas. [distancia _atracción; K © r © - " ! distancia de repulsión í Estado sólido. Se caracteriza por tener forma y volu­ men definido, debido a que la fuerza de atracción inter­ molecular es mayor que la fuerza de repulsión. Sólido: amorfo, cristalino (forma geométrica regular). Estado líquido. Se caracteriza por tener volumen de­ finido y forma variable según el recipiente que lo con­ tenga, debido al equilibrio existente entre la fuerza de atracción y la de repulsión. Estado gaseoso. Estos carecen de forma y volumen definido debido a que la fuerza de repulsión intermole- cular es mayor que la fuerza de atracción. Estado plasmático. Es el cuarto estado de la mate­ ria, es energético y se considera al plasma, como un gas cargado eléctricamente (ionizado); conformado por moléculas, átomos, electrones y núcleos; estos últimos provenientes de átomos desintegrados. Se encuentra a elevadísimas temperaturas de 20 000 °C. Ejemplo: En el núcleo del Sol, de las estre­ llas, energía atómica. En la superficie terrestre a una distancia de 200 km, se encuentra el plasma de hidrógeno conformando el cinturón de Van Alien. Cambios de estado La materia cambia de un estado a otro por efecto de la temperatura y presión. Ya sea aumentado o disminu­ yendo la energía calórica.
1 6 ■ C o l e c c i ó n U n ic ie n c ia S a p ie n s LIQUIDO Curva de calentamiento "I"vaporización *l"lic Ejemplo: El H20 r / Cuerpo > , áb 8 > M edios _ ''v nucleares^ j PARTICULA V MOLÉCULAS IONES At o m o s PARTICULAS SUBATÓMICAS <4 MATERIA Y ENERGÍA Según los conceptos modernos se define a la materia, como la energía altamente condensada, ya que toda transformación de materia es proporcional a una trans­ formación de energía y viceversa. De acuerdo a la ecuación energética presentada por Albert Einstein. 1.a ecuación de Einstein E = me2 E: variación de la energía (erg; joule) m: variación de la materia (g; kg) c: velocidad de la luz 3 x 101 0 = 3 x 108 s s E jem plo: Determinar la cantidad de energía que se obtiene al desintegrar totalmente un gramo de una sustancia ra­ diactiva. Dar respuesta en ergios. Resolución: m = 1 g c = 3 x 10’° cm/s Sabemos: E = me2 E = 1 g(3 x 101 °cm/s)2 = 9 x 102 ° ergios <4 RELATIVIDAD DE LA MASA Dentro de la física clásica, la masa se considera inva­ riable, pero si logra moverse a velocidades próximas a la de la luz, si sufre variaciones: de acuerdo a la ecua­ ción planteada por Einstein. Ecuación de la relatividad: ma ' - s Donde: m0: Masa inicial del cuerpo m ,: Masa final del cuerpo v : Velocidad del cuerpo c : Velocidad de la luz: (3 x 101 0 cm/s) Ejem plos: 1. ¿En cuánto se incrementa la masa de una partícu­ la cósmica si su velocidad es los 3/5 de la veloci­ dad de la luz? Resolución: V : _9_ 25 2.a ecuación de Einstein: m. 1 1 <— — , — r 25 rHf ■m0 — ^ mQ m„ 2. Si se cumple: —- 13 ¿cuál sería la velocidad m, 2 que alcanzaría dicho cuerpo en ese instante? Resolución: m„ De la relación: mf = Dándole forma y elevando al cuadrado:
Q u ím ic a ■ 17 = 1 =» ( | ) 2 = 1 - 0,75 => v = 0,5 c =*v = 0,5(3 x 1010cm/s) v = 1,5 x 101 0cm/s 3. Un cuerpo sale de la tierra con una masa inicial de 50 kg. En un momento dado su velocidad es de 150 000 km/s. ¿Cuál es la masa en ese momento? Resolución: m0 = 50 kg v = 1 5 x 1 0 “ km/s c = 3 x 105 km/s Por la ecuación de la relatividad de Einstein: m„ m. = 1 - - f — i............................. .... 1 / 15 x 10“ 2 Í l 3 x 105 / Efectuando: m ,= 1 0 0 ^ kg 4. La desintegración de una porción de masa da lugar a la liberación de 45 x 101 9 erg de energía. Si la masa inicial fue de 5 g. ¿Qué porcentaje pasó a ser energía? Resolución: E = 45 x 10 erg c = 3 x 10’° E = me2 m = 4Sx1j g L = 0 |S (3 x 10 f masa transformada energía: 0,5 g Hallando: % 5 g --------* 0,5 g -------- ► 0 ,5 , 100% -¿ -(1 0 0 ) = 10% (pasó a ser energía) 5 5. En un momento dado un cuerpo alcanza la veloci- Í5 dad de ~ -c . ¿En qué porcentaje ha cambiado la masa con respecto a la Inicial? Resolución: Al cuadrado: 1(100).., (a) De la ecuación: m, = m0 3 m, = - = = = = £m , J 2 0 9 ~ñm0 m0 En ec.(a): — (100) = 50% <4 CLASES DE MATERIA Materia homogénea Es la materia que presenta un solo aspecto en toda su masa y posee las mismas propiedades físicas y quími­ cas en cada punto. Se divide en: a. Mezcla homogénea. Es una reunión de 2 o más componentes, donde solo se aprecia un solo as­ pecto en cada punto, no se puede diferenciar de sus componentes, a simple vista. Ejem plo: H20 = 1 solo aspecto: crista­ lino (incoloro). Mezcla de Sales: (S 04Ca, So4Mg, cloro, flúor, 0 2, NaCI, ... etc). (Airé) =» mezcla: 0 2, N2, gases nobles, CO+ Granito: cuarzo, mica, feldespato. Pólvora: azufre, carbón, nitrato de potasio. Acero: Fe, C. b. Sustancia. Son especies químicas definidas por sus propiedades físicas y químicas y se divide en: • Sustancia simple (elemento químico). Aque­ lla sustancia conformada por una sola clase de átomos definidos por sus propiedades físicas y químicas. Ejem plo: Fe Cu Pb T °C ebullición 3000 2336 1620 T °C fusión 1536 1084 327 Densidad 7,86 g/cm3 8,92 11,34 Actualmente existen 107 elementos químicos • Sustancia compuesta (compuesto). Aquella sustancia formada por una sola clase de mo­ léculas. La molécula está formada por átomos diferentes. También se encuentra definida por sus propiedades físicas.
1 8 ■ C o l e c c i ó n U n i c ie n c ia S a p ie n s Ejem plo: H20: Posee 2 elementos diferentes (H,0) d = 1 g/cm3 t, = 100 °C (ebullición) t2 = 0 °C (solidificación) Materia heterogénea Es la materia en la cual se pueden apreciar porciones que se diferencian de otras por las propiedades carac­ terísticas. Ejem plo: Agua con piedra, aceite y agua. Ejem plos: 1. Indicar cuántas fases y componentes existen en la mezcla con aceite y agua. Aceite H20 Fases: 2 fases (difásico) Componentes: 2: aceite y agua Sistema: binario (existe 2 componentes) De la figura, indicar las fases componentes: Fases: 3 (s,l,v): trifásico Componentes: 1(H20)(s, I, v) Sistema unitario: 1 componente (H20 ) 3. Del sistema de la figura, el recipiente se encuentra abierto. Hallar el n.° fases, n.° componentes y el tipo de sistema. n ~ r Aceite i A/.V V h2o N 4 Hg Resolución: Como el recipiente está abierto influye, el aire Fases: 5 fases (pentafásico) Componentes: 4 (aire, H20 (sl), aceite, Hg) Sistema cuaternario r7 /x Aceite V h 2o | Hg Según el estado de agregación molecular la ma­ teria: <♦ SISTEMA DISPERSO Es una mezcla en la cual se distribuyen las partículas en un medio homogéneo. Está conformado por 2 ele­ mentos: Fase dispersa: el medio donde fluirá el dispersante. Fase dispersante o continua: dependiendo del tamaño y forma de las partículas dispersas se clasifican: Sistema grosero o macroscópico cuando el disperso es observado por el ojo humano. Ejemplo: arena y agua. Sistemas finos El disperso puede ser observado utilizando el micros­ copio. Pueden ser: Emulsiones. Conformada por 2 fases líquidas inmisci­ bles. Ejemplo: agua y aceite, leche, mayonesa, diáme­ tro dispersión < 0,005 mm. Suspensiones. Conformada por una fase sólida y una líquida. Las partículas dispersas son relativamente grandes. Ejemplo: arcilla, tinta china (negro de humo + H20 ) Coloides. O soles. Es un sistema heterogéneo donde el sistema disperso puede ser observado a través del ultramicroscopio, el tamaño de las partículas del disper­ so está entre 10 Á y 103Á. Según la afinidad de los coloides por la fase dispersante se denominan: liófilos (si tienen afinidad) y liófobos (si no la tienen). Cuando el medio dispersante es el agua se llaman hidrófilos o hidrófobos respectivamente. La fase dispersa está constituida por partículas llama­ das micelas, las cuales se hallan en continuo movi­ miento, siguiendo trayectorias de zigzag, a este fenó­ meno se denomina movimiento browniano.
Q u ím ic a ■ 19 Una propiedad óptica de los coloides consiste en la difracción de los rayos de luz que pasan a través de una disolución coloidal (efecto Tyndall). Esto no ocurre si el rayo de luz atraviesa una solución verdadera. Efecto tyndall Soluciones. Es un sistema homogéneo, de una sola fase, donde las partículas de dispersión son Iones o moléculas. Ejemplo: solución azucarada (H20 y azú­ car). Ejemplos de coloides: Tipo Denominación Ejemplo Gas en líquido niebla, aerosol líquido espuma, nubes Gas en sólido polvo, humo, aerosol sólido piedra pómez, humos Líq. en gas espuma, aerosol niebla, neblina, espuma Líq. en líq. emulsión leche, mayonesa Líq. en sol. soles, soluciones coloidales pinturas, ópalo Sol. en líq. emulsiones sóli­ das, geles clara de huevo, gelatina Sol. en sol. aleaciones, vi­ rubí, esmeralda, drios otras gemas <iENERGÍA Es la capacidad que tienen los cuerpos para realizar un determinado trabajo. Pueden ser: Energía cinética (Ec) Es propia de los cuerpos en movimiento y se define como el semiproducto de la masa de cuerpo por su ve­ locidad elevada al cuadrado. Donde: Ec = -T m v m: masa del cuerpo v: velocidad Energía potencial (Ep ) Es propia de los cuerpos en reposo y es virtud de la altura tomada como referencia. Ep = peso(altura) Energía electromagnética Son formas de energía que se transmiten siguiendo un movimiento ondulatorio, causado por campos magnéti­ cos y eléctricos. « DEFINICIONES IMPORTANTES Cambio de estado: líquido - vapor Punto de fusión De una sustancia, es la temperatura a la cual se en­ cuentra el equilibrio entre el estado cristalino de alta ordenación y el estado líquido más desordenado. Evaporación Aquel fenómeno que ocurre en la superficie del líquido. n n i n n i n m Líquido — T Ebullición Es una vaporización a temperatura constante y se ob­ serva porque se produce burbujas en la masa del lí­ quido. Punto de ebullición. De un líquido, es la temperatura a la cual la presión de vapor del líquido se hace igual a la presión atmosférica que se encuentre sobre él. Ejem plo: El H20 hierve a 100 °C Presión exterior: 1 atm SI la Pexl disminuye —T ebullición disminuye Volatilización Es una vaporización rápida e instantánea, que presen­ tan solo algunos líquidos por ser perceptibles por el olfato. Ejemplo: líquido volátiles, alcohol, acetona, ron, gasolina, etc.
2 0 ■ C o l e c c i ó n U n ic ie n c ia S a p ie n s PROBLEMAS RESUELTOS H " " 1. Indicar si las siguientes proposiciones son verda­ deras (V) o falsas (F). I. Todo cambio en los estados de agregación es un fenómeno físico. II. Un sistema homogéneo presenta una sola fase. III. Toda sustancia constituye siempre un sistema homogéneo. Resolución: En relación a las afirmaciones: I. Verdadero Los procesos de cambio de estado no modi­ fican la identidad de los materiales por lo que corresponden a fenómenos físicos. II. Verdadero En un sistema homogéneo los componentes se distribuyen entre sí de una manera uniforme, por lo que forman una sola fase. Ejemplo: aire (0 2, N2, Ár, C 0 2, H20 , etc.) III. Verdadero La materia pura al estar formado por un solo tipo de componente (sustancia), corresponde a un sistema homogéneo. 2. Responder verdadero (V) o falso (F) según corres­ ponda: I. Una sustancia generalmente puede identificar­ se mediante una propiedad intensiva tal como su punto de ebullición. II. Para medir el valor de una propiedad química de una sustancia, es necesario que en el expe­ rimento se transforme en nuevas sustancias. III. En una mezcla, cada sustancia mantiene sus propiedades. Resolución: Respecto a las proposiciones: I. Verdadero La identificación de las sustancias se desarro­ llan en base a la medida de propiedades que no dependan de la cantidad de materias (inten­ sivas), como: • Punto de fusión ó ebullición • Densidad, etc. II. Verdadero La medida de una propiedad química involucra necesariamente una relación química. Ejemplo: calor de combustión: Combustible + 0 2 — C 0 2 + H20 + calor III. Verdadero Los componentes de toda mezcla conserva su identidad así como sus propiedades, por esa razón se pueden separar por medio físicos. • Destilación • Evaporación, etc. .-. V W 3. ¿Cuáles de los siguientes procesos no correspon­ de a un fenómeno químico? I. Combustión de papel. II. Laminado de un alambre de cobre. III. Evaporación de la acetona. IV. Fermentación del jugo de uvas. Resolución: Se denominan fenómenos a aquellos procesos don­ de ocurre transformación de la materia, pueden ser: • Físicos: no hay cambio en la identidad del material. • Químicos: hay cambio en la identidad, ya que se forman nuevas sustancias. Los fenómenos: • Combustión del papel: se forman C 0 2y Fl20 . • Fermentación del jugo de uvas: se forma alcohol. Son químicos ya que aparecen nuevas sustancias. Fenómenos físicos: • Laminado del cobre. • Evaporación de la acetona. .-. No son fenómenos químicos II y III. 4. Indicar si las siguientes proposiciones son verda­ deras (V) o falsas (F). I. Los compuestos son sustancias que pueden descomponerse por medios químicos en sus­ tancias más simples. II. El agua potable constituye una mezcla homo­ génea. III. En la naturaleza suele encontrarse la galena de color negro, junto con el cuarzo de color blanco, constituyendo una mezcla homogénea. Resolución: En relación a las proposiciones: I. Verdadero Las sustancias compuestas al estar formados por la unión química de dos o más elementos se pueden descomponer por medios químicos. Ej.: electrólisis del NaCI fundido (líquido). NaCI,ID Na Cl 2(9 I elementos Verdadero El agua potable presenta los componentes: H?0, CL, 02 , co;2 Indistinguibles uno de otros Es una mezcla homogénea (materia impura).
Q u ím ic a I I 21 III. Falso Al reunir los siguientes componentes: • Galena: color negro. • Cuarzo: color blanco. Se forma una mezcla heterogénea, ya que se distinguen por su color. .-. W F 5. Dadas las siguientes proposiciones referidas a fe­ nómenos que puede sufrir la materia, determinar la alternativa de respuesta que contiene fenómenos físicos: I. El yodo se sublima siendo sus vapores de color violeta. II. La electrólisis del agua. III. El sodio pierde electrones. Resolución: Para que un fenómeno sea físico, no debe haber cambio en la identidad del material (es el mismo al final). De acuerdo a los procesos: I. Sublimación del yodo (F). Solo ocurre cambio en su estado físico, según: *2 (s > — * color violeta II. Electrólisis del agua (Q). El H20 se descom­ pone en sus elementos por el paso de la co­ rriente eléctrica (ce): ce ^0(1) *■ H2ig, + 0 2lg, elementos III. Oxidación del sodio (Q). Esto ocurre por pér­ dida de electrones, generalmente se forma un oxido: Na(s) + 0 2(g) — ►Na20 (sl óxido Es un fenómeno físico (F), solo I. 6. Clasifica los siguientes fenómenos como físicos (F) o químicos (Q) respectivamente: I. Una gota de agua que se evapora. II. Una hoja de una planta que se calcina. III. Un pollo a la brasa que se carboniza. IV. La ropa húmeda que se seca. Resolución: Identificamos los procesos siguientes como físicos (F) o químicos (Q): I. Evaporación del agua (F). Corresponde solo a un cambio de estado físico, según: ^2^(1) * Fl20 (v ) II. Calcinación de una hoja (Q) Ocurre la com­ bustión de los compuestos orgánicos en su in­ terior formándose: C 0 2 y Pl20. III. Carbonización (Q). De un pollo a la brasa, esto ocurre por combustión. IV. Secado de la ropa (F). Al igual que el proceso I, ocurre por evaporación del agua. .-. Los procesos son: FQQF. 7. Identificar como cambio físico (F) o químico (Q) se­ gún corresponda: I. Formación de la nieve. II. Oxidación del metal hierro. III. Filtración de una muestra de agua turbia. IV. Sublimación del hielo seco, C20 (s ) Resolución: Los procesos siguientes se pueden clasificar como: I. Formación de nieve (F). Esto ocurre mediante el cambio de estado, denominado sublimación inversa o deposición del agua, según: H20 (vi ------> H20 isi en las nubes en la nieve II. Oxidación del hierro (Q). Por acción del oxí­ geno (0 2) se forma una nueva sustancia: el óxi­ do. Fe(s) + 0 2íg) * FeO(s) óxido III. Filtración del agua turbia (F). Con la finalidad de separar los sólidos en suspensión, no hay cambio en la identidad de los materiales. IV. Sublimación dei hielo seco (F). El C 0 2 sólido pasa directamente a la forma gaseosa, según: CO2 1 S ) ---- » C 0 2 (g ) .-. Los procesos son; FQFF. 8. Indicar la relación correcta entre fenómeno - tipo de fenómeno I. Quemar papel - fenómeno físico II. Digestión de alimentos - fenómeno químico. III. Rotura de un material - fenómeno físico. Resolución: Relacionamos los fenómenos como físicos (F) o químicos (Q): I. Quema de papel (Q). Ya que esto provoca su combustión, produciéndose C 0 2y H20. II. Digestión de alimentos (Q). Dentro del siste­ ma digestivo los alimentos son degradados en sustancias más sencillas para ser asimilados. III. Rotura de un material (F). Corresponde a un proceso mecánico por el cual se obtienen por­ ciones más pequeñas de material, sin alterar su identidad. .-. La relación correcta para el tipo de fenómeno son II y III. 9. Indicar aquel fenómeno que implica el cambio de estado denominado deposición: I. Una laguna que se seca en días cálidos. II. El agua que se transforma en vapor en un caldero.
2 2 ■ C o l e c c i ó n U n ic ie n c ia S a p ie n s III. Gotas de agua que se forman sobre una botella de gaseosa fría. IV. Formación de hielo a partir del agua en los lagos. V. Formación de nieve en los andes peruanos. Resolución: El cambio de estado llamado deposición se deno­ mina también como sublimación inversa, ya que involucra el paso directo de gas o vapor a la forma sólida. Gas o T t Sólido vapor Esto debido a un cambio brusco en la temperatura (enfriamiento). .-. De acuerdo al problema el cambio correspon­ diente a este proceso es formación de nieve en los andes peruanos H2O1VI — * h2o (s) nube nieve 10. Indicar verdadero (V) o falso (F) en las siguientes proposiciones: I. Los valores de una propiedad física de ios com­ ponentes de una mezcla pueden sumarse para obtener el valor de la propiedad para la mezcla. II. Para medir una propiedad química de una sus­ tancia, esta debe de algún modo transformarse. III. El calor de vaporización es una propiedad físi­ ca; mientras que la energía de reacción es una propiedad química. Resolución: Respecto a las proposiciones: I. Falso En toda mezcla solo son aditivas las propieda­ des que sean extensivas como: • Volumen • Peso, etc. II. Verdadero La medida de una propiedad química involucra necesariamente una reacción química, por lo tanto, la transformación del material. III. Verdadero Las propiedades: • Calor de vaporización (cambio de estados) es físico. • Calor de reacción es químico. .-. F W 11. Identificar como propiedad física (F) y química (Q) según corresponda: La gasolina combustiona vigorosamente en pre­ sencia de oxígeno gaseoso. Está formada por una mezcla de hidrocarburos, los cuales presentan tem­ peratura de ebullición en el rango de 40 a 200 °C, aproximadamente. En este intervalo de temperatura están algunos componentes que son volátiles. Resolución: Las propiedades son aquellas características que presentan los objetos materiales que sirven para diferenciarlos, pueden ser: • Físicas: su medida no altera la identidad del material. • Químicas: su medida altera la identidad del ma­ terial (se forman nuevas especies). Propiedades de la gasolina: • Combustión vigorosa: forma C 0 2y H20 y libera energía (Q). • Temperatura de ebullición entre 40 °C y 200 °C: solo cambia de estado (F). • Volátil: se evapora fácilmente y rápidamente (F). .-. Propiedades: QFF 12. Indicar cuántas propiedades intensivas han sido mencionadas: Generalmente los metales son sólidos cristalinos que se caracterizan porque sus unidades estructu­ rales están ordenadas en forma regular, tienen un orden continuo. Dentro de sus características más importantes podemos mencionar: poseen brillo, tienen alta conductividad eléctrica y térmica; ade­ más, pueden ser transformados a láminas debido a su maleabilidad. Generalmente presentan alta densidad. Resolución: Propiedades de los sólidos: • Brillo • Conducción eléctrica • Conducción térmica • Maleabilidad • Densidad Todos corresponden a propiedades físicas e inten­ sivas, ya que su valor es constante independiente de la cantidad medida. 13. Indicar verdadero (V) o falso (F) en las proposicio­ nes siguientes: I. El estado coloidal es el cuarto estado de la ma­ teria. II. Una mezcla de sal y agua puede tener punto de ebullición definido. III. Todo sistema homogéneo es una solución. IV. Todo cambio de estado de agregación involucra cambios de presión y/o temperatura. Resolución: De acuerdo a las proposiciones: I. Falso El término estado solo se verifica para la mate­ ria pura; los coloides son mezclas, por lo que no representa un estado físico de la materia. II. Falso El punto de ebullición corresponde a una pro­ piedad intensiva de la materia, por lo que solo lo presentan las sustancias y no las mezclas.
Q u ím ic a ■ 2 3 III. Verdadero Se denomina sistema homogéneo, cuando los componentes (más de 1) presentan en consu­ mo una sola fase, a esto llamamos solución. IV. Verdadero Todo cambio de estado de agregación. Se debe modificar P y/o T (proceso físico). .-. FFVV 14. Indicar en las siguientes proposiciones, cuáles son verdaderas (V) o falsas (F). I. Los sistemas se clasifican como homogéneos o heterogéneos. II. En un sistema heterogéneo puede haber una o más fases. III. La mezcla de agua líquida y hielo (realizada a 0 °C) es un ejemplo de sistema heterogéneo). Resolución: Respecto a las proposiciones. I. Verdadero Un sistema es una región del universo que el objeto de nuestro estudio, puede ser: (1 sola fase) Homogéneo Heterogéneo (más de 1 fase) Falso Un sistema es heterogéneo cuando sus com­ ponentes se pueden distinguir, por lo que se observa dos o más fases. Verdadero Consideremos el sistema: Se observa dos fases, por lo que es heterogéneo. .-. VFV 15. En la lista de compras de reactivos químicos de un laboratorio figuran: Amoniaco, NH3 Toxígeno (ozono), 0 3 Dihidrógeno de carbono (hielo seco), C 0 2(s) Agua oxigenada Acero inoxidable ¿Cuántas sustancias simples, compuestas y mez­ clas se mencionan en la lista respectivamente? Resolución: Se dispone de los siguientes reactivos químicos: Ozono (0 3) Hidrógeno (H2 sustancias simples (elementos) • Amoniaco (NH3) 1 compuestos • Dióxido de carbono (C 0 2) { • Agua oxigenada (H20 y H20 2) 1 mezc|gs • Acero inoxidable (Fe, C, Cr) J Corresponde a 4 sustancias (materia pura) de las cuales 2 son simples y 2 son compuestas, además de 2 mezclas (materia impura). 16. Señale la alternativa que contiene a una mezcla, una sustancia compuesta y un elemento, en ese orden. I. Aire, ácido sulfúrico, agua destilada. II. Oro de 18 kilates, cloruro de sodio, ozono. III. Agua destilada, dióxido de carbono, cobre. IV. Agua potable, grafito, cloro. V. Diamante, glucosa, aluminio. Resolución: En la relación a las muestras. I. Aire (M): 0 2, N2, ... Ácido sulfúrico (C): H2S 0 4 Agua (C): H20 II. Oro de 18 kilates (M): Au y Ag Cloruro de sodio (C): Nací Ozono (E): 0 3 III. Agua destilada (C): H20 Dióxido de carbono (C): C 0 2 Cobre (E): Cu IV. Agua potable (m): H20 , Cl2,... Grafito (E): C Cloro (E): Cl2 , V. Diamante (E): C Glucosa (C): C6H120 6 Aluminio (E): Al Por lo tanto, la alternativa que posee una mezcla (M), un compuesto (C) y un elemento (E) es el número II. 17. A continuación se proponen algunas varieda­ des de materia: aire, oro 18 kilates, agua pota­ ble, Na2C 0 3(s), suspensión de harina en agua, NaCL(ac), plata, C12H220 1 1 (ac), KCL(s), Pt. ¿Cuántas de las variedades de materia son sus­ tancias simples? Resolución: Se denomina sustancia simple a la materia pura que representa a un elemento químico. • Átomos o moléculas del mismo átomo. Las muestras: • Aire: 0 2, N2,... • Oro de 18 kilates: Au, Ag • Agua potable: H20 , Cl2,... Na2C 0 3 • Suspensión de harina en agua • NaCI(ac): NaCI, H20 • Kcl C i2H220 1 ijacj. H20 , C12H220 1l
2 4 ■ C o l e c c i ó n U n ic ie n c ia S a p ie n s Son elementos químicos • Plata (Ag) 1 , ) son elementos químicos • Platino (Pt) J H Por lo tanto, tenemos 2 sustancias simples. 18. Indique con verdadero (V) o falso (F) a cada propo­ sición según corresponda: I. El valor de una propiedad intensiva de una mezcla generalmente puede obtenerse sumando el valor de esta propiedad para cada componente de la mezcla. II. Una propiedad extensiva puede emplearse para Identificar una sustancia. III. Una propiedad química puede emplearse para identificar una sustancia. Resolución: Respecto a las propiedades. I. Falso En toda mezcla solo las propiedades extensi­ vas son aditivas, ya que dependen de la masa de cada componente. II. Falso La identificación de una sustancia depende de propiedades constantes e independientes de la masa (intensivas) como: • Densidad • Punto de fusión, etc. III. Verdadero Se puede identificar a sustancias usando propiedades químicas, siempre que estas sean intensivas como: • Electronegatividad. • Poder oxidantes, etc. 19. ¿Cuáles son las características asociadas a las sustancias en general? I. Composición variable. II. Propiedades independientes de los componen­ tes de origen. III. Punto de fusión constante. IV. Composición definida. V. Mezcla homogénea. Resolución: Se denomina sustancia a la materia pura, debido a que está formado por el mismo tipo de componente: • Átomos • Moléculas (unidades fórmulas) Se caracterizan por: • Posee composición definida. • Punto de fusión o ebullición constante. • En el caso de compuestos, propiedades inde­ pendientes de los elementos origen. Por lo tanto, las alternativas II, III y IV 20. Respecto a los cambios de estados de agregación para el enfriamiento de una sustancia gaseosa en el siguiente orden: I, II y III. (III) I (D (II) GAS LIQUIDO SOLIDO Resolución: Procesos de cambios de estado: (III) Nombres: I. Gas — *■ Líquido: licuación II. Líquido — ►Sólido: solidificación III. Gas — * Sólido: Sublimación inversa o deposición 21. Se tiene una suspensión de arena en una solución acuosa de sal (NaCL). Indique la secuencia de métodos que se debe apli­ car para separar la sal de los otros componentes. Resolución Se prepara una mezcla de los componentes. • H20 • Arena • NaCI El Nací se disuelve en el agua La arena debido a su gran tamaño no se disuelve en agua. Separación: • Filtración: A través de una membrana (papel fil­ tro) se separa la arena. • Evaporación: Por calentamiento se separa el H20 y NaCI. 22. Dadas las afirmaciones: I. Los fenómenos químicos en los seres vivos son estudiados por la química orgánica. II. El primer paso del método científico es el re­ gistro. III. El CO y el C 0 2 no son compuestos orgánicos. IV. La composición química de la Tierra está a car­ go de la geoquímica. ¿Cuáles son verdaderas? Resolución: • La química orgánica estudia los compuestos del carbono. • El método científico se inicia con la observa­ ción. • CO y el C 0 2 son compuestos inorgánicos. • La geoquímica estudia la composición química de nuestro planeta. Por lo tanto, los números III y IV son verdaderas. 23. Calcule el valor de: Q = (megaf(piccO centi Resolución: Q = (1£ f x _ 10_ .-. Q = 1,0 x 102 10"2 24. En un proceso de desmaterialización una partícula discreta se transforma totalmente en una energía de 6,3 x 10“5J. ¿Cuál es su masa?
Q u ím ic a ■ 2 5 Resolución: E C2 „ _ 6,3 x 1CT5J m — — ~ z ( 3 x 1 08)2 m = 7,0 x 10 2 2 kg m =7,0 x 10 22 x 103—5— g .-. m = 700 zg 10 25. Convertir 0,000025 TN a fN. Resolución: 0,000025 TN = 2,5 x 10~5TN 0,000025 TN = 2,5 x 10~5x 101 2 N 0,000025 TN = 2,5 x 107- f M 10 1 6 0,000025 TN = 2,5 x 1022fN 26. En el reposo relativo una partícula tiene una masa m0 y cuando alcanza una velocidad “v" (0 < v < c) su masa llega a ser mf. ¿Qué valor debe tener “v” . m„ i H f f - s f - J H F - l * I v f 1 /V i2 8 v 2 /2 - 1 - ( c ) = 9 =* ( c ) = 9 =* c = Q T" v = 2 (T 4 1 )(300000) ... v = 282 000 km/s 27. Respecto a la materia: • La materia no sustancial es energía. • Algunos cuerpos alcanzan la velocidad de la luz. • En el estado plasmático, la materia esta ioniza­ da a altas temperaturas. • El acero es una mezcla formada por Fe, C y Sn. ¿Cuántas afirmaciones son correctas? Resolución: La materia puede ser: sustancial (cuerpo) y no sustancial (energía). La materia está en constante transformación y en permanente movimiento, pero no hay cuerpo alguno que alcance la velocidad de la luz. El cuarto estado de la materia es el estado plasmático (T > 10 000 °C). En este caso la ma­ teria esta ionizada, contiene cationes, electrones libre y algunos átomos neutros. El acero es una mezcla homogénea (aleación) de hierro y carbono. Por lo tanto, tenemos 3 afirmaciones correctas. 28. ¿Qué área tiene, en kilómetros cuadrados, un triángulo de 10 Em de base y 3 cm de altura? Resolución: I. b = 10 Em = 10 x 1018^ = 1016km 103 II. h = 3 cm = 3 x 10 2^ = 3 x 10~5 km 103 III. A = ^ A _ 1016x 3 x 10~5 A 2 .-. A = 1,5 x 10” km2 29. Marque (V) o falso (F), según convenga: I. Los fenómenos químicos se caracterizan por ser temporales e irreversibles. II. Tanto la viscosidad, como la dureza, son pro­ piedades extensivas de la materia. III. El diamante y el grafito son dos formas alotrópi­ cas del carbón de piedra. IV. En la condensación, un vapor se transforma en líquido. Resolución: • Todo fenómeno químico es permanente e irre­ versible. • La viscosidad y la dureza son propiedades que no dependen de la cantidad de materia, por lo tanto son intensivas. • El carbono tiene varias formas alotrópicas, siendo las más importantes el grafito y el dia­ mante. • Cuando a un vapor se le enfría o se le aumenta la presión se condensa y se trasforma en líquido. .-. FFFV 30. ¿Qué energía equivalente le corresponde a una partícula de 2,5 x 1CT2 0 kg? Resolución: Usando la ecuación de equivalencia de A. Einstein: E = me2 E = 2,5 x 1CT2 0 (3 x 108)2 .-. E = 2,25 x 1CT3 J 31. Una muestra de U - 235 DE 20 kg, pierde una mi­ lésima de su masa al experimentar un proceso de fisión nuclear. Determine la energía en joule emiti­ da en dicho proceso. Resolución: Se somete a fisión nuclear 20 kg de uranio (U - 235), donde solo la milésima parte se transforma, es decir: m - 20 1000 m = 0,02 kg El equivalente a energía lo hallamos de:
2 6 ■ C o l e c c i ó n U n ic ie n c ia S a p ie n s E = me E = 0,02(3 X 108)2 E = 1,8 x 101 5J 32. Identifique como cambio físico (F) o químico (Q) según corresponda: I. Formación de la nieve II. Oxidación del metal hierro III. Filtración de una muestra de agua turbia. IV. Sublimación del hielo seco, C 0 2(s) Resolución: I. Formación de nieve (F) Esto ocurre mediante el cambio de estado de­ nominado “sublimación inversa” o deposición del agua, según: F^^ív) --- ► H20 (5) en las nubes en la nieve II. Oxidación del hierro (Q): Por acción del oxígeno (0 2) se forma una nueva sustancia: El óxido. Fe(S ) + 02(g ) — *■ FeO(s) óxido III. Filtración del agua turbia (F): Con la finalidad de separar los sólidos en sus­ pensión, no hay cambio en la identidad de los materiales. IV. Sublimación del hielo seco (F): El C 0 2 sólido pasa directamente a la forma ga­ seosa, según: — * 0O 2(g) Por lo tanto, los procesos son: FQFF 33. Indique ¿Cuántos fenómenos son físicos y cuántos fenómenos son químicos respectivamente? I. Oxidación II. Dilatación del mercurio III. Neutralización IV. Reducción V. Sublimación de la naftalina VI. Descomposición de alimentos VII. Fusión de hielo VIII. Disolver NaCL en H20 . Resolución: En relación a los procesos del problema: I. Oxidación (Q): El material inicial pierde electro­ nes formándose nuevas sustancias (Los óxidos): Fe(s) + 0 2(g) — ►FeO(s| II. Dilatación del mercurio (F): Ocurre modifica­ ción en sus dimensiones: longitud: área, volu­ men, sin perder su identidad. III. Neutralización (Q): Cuando al contacto con otra sustancia anula su comportamiento ácido- base generalmente, como consecuencia se for­ man nuevas sustancias. Ejemplo: Neutralización ácido base: NaOH + HCI — NaCI + H ,0 IV. Reducción (Q): Ocurre por ganancia de elec­ trones: Ejemplo': Reducción en medio ácido (H ) del ion: M n04 + 7 H+ +2 M n04 — — » Mn I_____________7 ~ 5e V. Sublimación de la nafalina (F): Corresponde a un cambio de estado del tipo solido a vapor: VI. Descomposición de los alimentos (Q): Los alimentos se degradan para formar sustancias más sencillas VII.Fusión del Hielo (F): Corresponde a un cam­ bio de estado del tipo: Solido a líquido. VIII.Disolver NaCI en H20 (F): Se forma el agua salada, no hay cambio en la Identidad. Por lo tanto hay 4 fenómenos físicos y 4 químicos. 34. Indique verdadero (V) o falso (F) según correspon­ da: I. Los compuestos químicos son mezclas de ele­ mentos químicos diferentes. II. Toda sustancia tiene propiedades definidas. III. Todo material homogéneo es una mezcla ho­ mogénea. Resolución: I. Falso Se sabe que todo compuesto químico es un tipo de sustancia compuesta (materia pura), está formado por moléculas: H20 , C 0 2, NH3 o unidades fórmula: NaCI, FeO, C aC 03; del mis­ mo tipo no es una mezcla. II. Verdadero Toda sustancia (Elemento o compuesto) por ser materia pura es homogéneo debido a esto pre­ senta propiedades definidas. III. Falso Existen dos tipos de materia homogénea, es decir aquel donde cada porción presenta una composición constante: • Sustancia. • Mezcla homogénea. 35. Considere el proceso en el que se enciende una cocina a “gas" (GLP) para preparar alimentos y responda verdadero (V) o falso (F) las siguientes proposiciones: I. El GLP se encuentra en estado líquido en el balón, pero se gasifica al pasar a la presión at­ mosférica. Este es un cambio físico. II. Con el oxígeno del aire y por medio de una chispa, se inicia la combustión de los compo­ nentes del GLP (propano y butano). Este es un cambio químico. III. La cocción de los alimentos es un cambio fí­ sico.
Q u ím ic a ■ 2 7 Resolución: I. Verdadero Debido a la presión en el interior del balón parte del gas esta licuado, al consumirse y bajar la presión regresa a la forma gaseosa. Liquido — * Gas: Gasificación Cambio de estado físico. II. Verdadero En contacto con el oxígeno se quema y produce: GLP + 0 2 — ►C 0 2 + H20 * calor Corresponde a un proceso químico. III. Falso El calor desprendido transforma químicamente a los alimentos (cocción) W F 36. Respecto a las propiedades del metal cobre que se indi­ ca ¿Cuál de ellas corresponde a una propiedad química? I. Su densidad es 8,92 g/ml II. Su punto de fusión es 1803 °C III. Su ductiblidad y maleabilidad es solamente in­ ferior a la de la plata y el oro. IV. Reactividad con el ácido nítrico. Resolución: Propiedades físicas: No alteran la identidad del cobre: • Densidad: 8,92 g/ml. • Punto de fusión: 1803 °C • Ductibilidad y maleabilidad: inferior a la Ag yAu. Propiedad química: Se altera su identidad: • Reactividad frente al ácido nítrico: Cu + H N 03 — Cu(NQ 3)2+ NQ2+ H2Q nuevas sustancias 37. Indique la alternativa que contiene solo propieda­ des físicas intensivas. I. Densidad, oxidabilidad, color. II. Ductibilidad, temperatura, dureza. III. Conductibilidad, inflamabilidad, punto de fusión. IV. Brillo metálico, acidez, fragilidad. Resolución: Las propiedades siguientes son del tipo: Físicas intensivas: • Densidad • Color • Ductibilidad • Dureza • Temperatura. • Conductibilidad • Punto de fusión. • Brillo • Fragilidad. Químicas (Siempre intensivas: • Oxidabilidad. • Acidez • Inflamabilidad Por lo tanto, contiene solo propiedades físicas in­ tensivas: Solo II. 38. Entre las siguientes propiedades de una muestra de oro metálico, indique aquella propiedad extensiva. I. Reactividad frente al oxigeno del aire: Nula. II. Densidad: 20 g/cm3 III. Temperatura de fusión: 1060 °C IV. Volumen de muestra: 200 cm3 V. Color: Amarillo brillante. Resolución: Para una muestra de oro metálico, se tiene: Propiedades no extensivas (intensivas): Su va­ lor es constante así se modifique la cantidad de muestra: • Reactividad con 02: Nula • Densidad: 20 g/cm3 • Temperatura de fusión 1060 °C • Color: Amarillo. Propiedad extensiva: • Volumen: 200 cm3, el cual cambia si modifica­ mos la cantidad de muestra. 39. Indique cuantas propiedades intensivas han sido mencionadas: Generalmente los metales son sólidos cristalinos que se caracterizan porque sus unidades estructura­ les están ordenadas en forma regular, tiene un orden continuo. Dentro de sus características más impor­ tantes podemos mencionar: poseen brillo; tienen alta conductividad eléctrica y térmica. Además, pueden ser transformados a láminas debido a su maleabili­ dad. Generalmente presenta alta densidad. Resolución: Propiedades de ios sólidos: • Brillo • Conducción eléctrica • Conducción térmica • Maleabilidad • Densidad. Todos corresponden a propiedades físicas e inten­ sivas, ya que su valor es constante independiente de la cantidad medida. Por lo tanto, tenemos 5 propiedades intensivas. 40. Indique verdadero (V) o falso (F) según las propie­ dades físicas o químicas: I. La conductividad, maleabilidad, ductibilidad son ejemplos de propiedades físicas. II. La combustibilidad, oxidabilidad son ejemplos de propiedades químicas. III. El color, la digestión, la temperatura son propie­ dades químicas. Resolución I. Verdadero Son propiedades físicas: Conducción (eléctrica o térmica), ductibilidad y maleabilidad (cambio en dimensiones), ya que su determinación no altera la identidad del material.
2 8 ■ C o l e c c i ó n U n ic ie n c ia S a p ie n s II. Verdadero Son propiedades químicas: • Combustibilidad: Quema con oxígeno (02) • Oxidabilidad: Deterioro del material. Debido a que en su determinación se forma nuevas sustancias. III. Falso: El color y la temperatura son propiedades físi­ cas, pero la digestión es química, ya que invo­ lucra un cambio o fenómeno químico. W F 41. Indique verdadero (V) o falso (F) según corresponda: I. Las propiedades intensivas son aquellas que no dependen de la masa. II. La inercia, el volumen, el color son ejemplos de propiedades extensivas. III. Si se mantiene el volumen constante, se puede decir que la presión de un gas es una propiedad extensiva. Resolución: I. Verdadero Una propiedad intensiva es aquella cuyo valor es constante independientemente de la canti­ dad de material empleado. Ejemplo: Densidad del H20 y 1 mL (O = 1 g/mL) t J 10 m L(0 = 1 g/mL) II. Falso: La inercia y el volumen son propiedades exten­ sivas, mientras que el color es intensivo. III Verdadero A volumen constante, la presión del gas en el interior del recipiente es proporcional a su masa, por lo que bajo estas condiciones se tra­ ta de una propiedad extensiva. .-. VFV 42. Indique verdadero (V) o falso (F) a las siguientes proposiciones: I. Los valores de una propiedad física de los com­ ponentes de una mezcla pueden sumarse para obtener el valor de la propiedad para la mezcla. II. Para medir una propiedad química de una sus­ tancia, esta debe de algún modo transformarse. III. El calor de vaporización es una propiedad físi­ ca: mientras que la energía de reacción es una propiedad química. Resolución: I. Falso: En toda mezcla solo son aditivas las propieda­ des que sean extensivas como: • Volumen • Peso, etc. II Verdadero: La medida de una propiedad química involucra necesariamente una reacción química, por lo tanto la transformación del material. III. Verdadero: Las propiedades: • Color de vaporización (cambio de estado), es ' físico. • Calor de reacción, es químico. .-. FVV ® PROBLEMAS DE EXAMEN DE ADMISION UNI PROBLEMA 1 (UNI 2011 - II) Señale la alternativa que presenta la secuencia correc­ ta después de determinar si la proposición es verdade­ ra (V) o falsa (F). I. La materia es transformable en energía. II. Los átomos son indivisibles. III. El peso de un cuerpo se mide con una balanza. A) FFF B) VFF C) FVF D) W F E) V W Resolución: De las proposiciones: I. Verdadero (V) Materia y energía son dos manifestaciones diferen­ tes de un mismo ente. La cantidad total de materia y energía en el universo se conserva y la equiva­ lencia entre estas se da por la expresión. E = me2 II. Falso (F) Los átomos poseen estructura interna. Poseen un núcleo central y electrones en regiones de máxima probabilidad llamadas orbitales atómicos. III. Falso (F) El peso de un cuerpo al ser una fuerza se mide con un instrumento adecuado como un dinamómetro. El peso de un cuerpo depende de la gravedad. Clave: B PROBLEMA 2 (UMI 2012 - 1) Indique el caso que corresponde a una sustancia elemental. A) Cemento B) Agua de mar C) Bronce D) Diamante E) Ácido muriático Resolución: Sustancia elemental: Llamada también sustancia sim­ ple; está formada por átomos que poseen el mismo nú­ mero atómico.
Q u ím ic a ■ 2 9 En el caso del diamante, es una forma alotrópica del carbono por lo cual se le considera como una sustancia elemental. Clave: D PROBLEMA 3 (UNI 2 0 1 2 - II) En un bulbo de vidrio se introduce un trozo de fósforo (sólido) y luego se llena de oxígeno; se cierra hermé­ ticamente y se mide la masa inicial del sistema. Con ayuda de una lupa, los rayos solares inciden sobre la mezcla, el fósforo arde y se observan humos; se enfría el sistema y se mide la masa final del mismo. Dadas las siguientes afirmaciones referidas al experi­ mento: I. El humo formado es vapor de agua. II. En cualquier circunstancia: masa inicial = masa final. III. El fósforo ha sufrido un cambio químico. Son correctas: A) Solo I B) Solo II C) Solo III D) I y II E) II y III Resolución: Oxígeno residual Óxidos de fósforo (humos) Fósforo residual Fósforo + 0 2 — H í* Óxido de fósforo Dado que el sistema está cerrado (con tapa) no existe transferencia de masa del sistema hacia el entorno. La suma de masa de sustancias al inicio es igual a la suma de masas de sustancias al final del proceso (Ley de conservación de la masa). Son correctas II y III. Clave: E PROBLEMA 4 (UNI 2 0 1 3 - I) ¿Cuáles de las proposiciones siguientes son correctas? I. Las mezclas se pueden separar en sus compo­ nentes puros empleando solo procedimientos químicos. II. Una mezcla se forma por la unión física de dos o más sustancias entre sí. '‘Q ' O O : Tapa Oxígeno Cambio químico Fósforo t t Limite del sistema III. El cobre metálico puro presenta propiedades dife­ rentes según el mineral del cual se extrae. A) Solo I B) Solo II C) Solo III D) I y II E) II y III Resolución: Una mezcla es la unión de dos o más sustancias que guardan entre ellas una relación de orden físico, es decir, no se combinan. Sus componentes se pueden separar por métodos físicos convencionales y no po­ seen composición definida. Las sustancias que las con­ forman, por el contrario, poseen una composición fija, definida e independiente de su origen; por ejemplo, sin interesar su origen el cobre metálico puro siempre exhi­ birá las mismas propiedades. Clave: B PROBLEMA 5 (UNI 2 0 1 3 - II) En la figura cada tipo de circulo (O, ® ) representa un tipo de átomo diferente, Indique la secuencia correcta después de determinar si la proposición es verdadera (V) o falsa (F). I. Se representa una mezcla de cuatro compuestos. II. Hay dos elementos formado parte de la mezcla. III. La mezcla está formada por cuatro sustancias dife­ rentes. ^ o o 0 8 0 0 0 0 % 9 ) o o § é ? A) W V B) VVF C) VFV D) FFV E) FFF Resolución: I. (F) solo existen 3 compuestos. O ® 0 8 0 <8Q8> II. (F) solo existe un elemento o o III. (V) presenta 4 sustancias o o o ® 0 8 0 0 0 ® .-. FFV Clave: D
3 0 ■ C o l e c c i ó n U n ic ie n c ia S a p ie n s “ ■ ■ n PROBLEMAS PROPUESTOS 1. Respecto a los métodos de separación de los com­ ponentes de una mezcla, indicar la alternativa in­ correcta: A) La destilación se basa en los diferentes puntos de ebullición de los componentes líquidos mez­ clados. B) La filtración se emplea cuando la mezcla es he­ terogénea formada por un sólido disperso en un líquido. C) La cristalización consiste en la precipitación de un sólido a partir de una solución saturada por variación de temperatura. D) La decantación se emplea para líquidos misci- bles. Estos se separan por acción de la grave­ dad, basado en su diferencia de densidad. E) La cromatografía se emplea normalmente para muestras pequeñas de la mezcla a separar. 2. Por medio de la decantación se logra separar C en dos líquidos A y B. El líquido A se puede separar en dos componentes por destilación y B solo se descompone por medios químicos. Según esta in­ formación, determinar qué alternativa es correcta: A) A es una mezcla heterogénea. B) B es un elemento. C) A es un compuesto. D) C es una mezcla heterogénea. E) B es una sustancia simple. 3. ¿Cuál de las siguientes propiedades presentadas a continuación es una propiedad física extensiva del azúcar (C12H220 „)? A) La densidad de 10 g de muestra es 1,58 g/mL. B) Cualquier muestra de azúcar puede ser descom­ puesta para dar carbono, hidrógeno y oxígeno. C) El azúcar es un sólido blanco. D) La longitud promedio de un lado del cristal de azúcar es menos de 1 mm. E) El punto de fusión del azúcar es 185 °C. 4. El volumen específico de una sustancia es el volu­ men por unidad de masa. El volumen específico es un ejemplo de: A) No ser una propiedad de la materia. B) Ser una propiedad química extensiva. C) Ser una propiedad química intensiva. D) Ser una propiedad física intensiva. E) Ser una propiedad física extensiva. 5. Clasificar las siguientes propiedades del berilio metático como físicas (F) o químicas (Q): I. Cuando se encuentra como polvo, sufre igni­ ción emitiendo luz. II. Cuando se encuentra como un bloque de me­ 6. tal, no reacciona con vapor Incluso cuando se encuentra al rojo vivo. III. Tiene una densidad de 1,85 g/mL a 20 °C. IV. Es un metal sólido relativamente suave y de co­ lor plateado claro a 25 °C. A) FQFQ B) FFQQ C) QFQF D) QQQF E) QQFF Las propiedades extensivas se vuelven Intensivas cuando se ponen en referencia a otra magnitud. Por ejemplo la densidad es masa/volumen. Se sabe que la masa sí es una propiedad extensiva, pero se vuelve en Intensiva cuando se expresa en función de otra propiedad, como lo es el volumen indicar cuál(es) de las siguientes propiedades es (son) intensiva(s): I. Hay 20 bombones por caja. II. La cantidad de lapiceros que entran por cartu­ chera. III. La fuerza que es aplicada por superficie de contacto. A) Solo III D) Solo II B) I y II E)Todas C) I y III Con respecto a la materia, señalar lo correcto: I. El movimiento es una condición general en la materia. II. No todos los cuerpos poseen masa. III. Se cumple que la masa es variable. IV. Es todo aquello que tiene masa y ocupa un lu­ gar en el espacio. A) I y IV D) II, III y IV B) I, II y III E) Solo IV C) II y I 8. Determinar qué propiedades son intensivas (I) o extensivas (E): I. Cantidad de calor que un deportista transfiere al entorno. II. Cantidad de energía térmica de un cuerpo. III. Densidad. IV. Temperatura de ebullición de un líquido. V. Temperatura de fusión de un sólido. A) IEIII B) EEIII C)EEEII D) lllll E) IEIEI 9. ¿Cuántos de los siguientes cambios que ocurren son físicos? I. Dilatación de un metal. II. Explosión de la llanta de un carro. III. Sublimación del yodo. IV. Transmutación natural de plutonio en uranio. V. Destilación del petróleo
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  • 1.
  • 4. Q u Im ic a : T e o r Ia y pr ác tic a C o lec c ió n U n ic ie n c ia S apien s W alter C ar to lín R o d r íg u ez © W alter Cartolín Rodríguez, 2007 © Editorial San M arcos E. I. R. L,, editor Jr. Dávalos Llssón 135, Lima, Lima, Lima Teléfono: 331-1522 R U C :20260100808 E-m ail: ¡nform es@ editorialsanm arcos.com Diseño de portada: Gustavo Tuppia Com posición de interiores: Lidia Ram írez Responsable de edición: Alex Cubas Prim era edición: 2007 Segunda edición: 2014 Tercera edición: diciem bre 2015 Tiraje: 2000 ejem plares Hecho el depósito legal en la Biblioteca Nacional del Perú N.° 2015-17921 ISBN: 978-612-315-280-2 Registro de proyecto editorial N.° 31501001501403 Prohibida la reproducción total o parcial de esta obra, sin previa autorización escrita del autor y del editor. Im preso en el Perú / Prínted in Perú Pedidos: Jr. Dávalos Lissón 135, Lima Teléfono: 433-7611 E-m ail: ventas@ editorlalsanm arcos.com www.editorlalsanm arcos.com Impresión: Editorial San M arcos de Aníbal Jesús Paredes Galván Av. Las Lomas 1600, Urb. M angom arca, San Juan de Lurigancho, Lima, Lima R U C :10090984344 M arzo 2016
  • 5. ÍNDICE Presentación.......................................................................................................................................................................... 11 CAPÍTULO 01: MATERIA Y ENERGÍA Biografía: Albert Einstein.................................................................................................................................................... 13 Definición................................................................................................................................................................................ 14 Fenóm eno.............................................................................................................................................................................. 14 Propiedades físicas y quím icas........................................................................................................................................ 14 Materia..................................................................................................................................................................................... 15 Materia y energía.................................................................................................................................................................. 16 Relatividad de la m asa........................................................................................................................................................ 16 Clases de materia................................................................................................................................................................. 17 Sistema disperso.................................................................................................................................................................. 18 Energía.................................................................................................................................................................................... 19 Definiciones im portantes.................................................................................................................................................... 19 Problemas resueltos...................................................................................................... 20 Problemas de examen de admisión UNI........................................................................................................................ 28 Problemas propuestos......................................................................................................................................................... 30 CAPÍTULO 02: TEORÍA ATÓMICA - MODELOS ATÓMICOS - ESTRUCTURA ATÓMICA MODERNA Biografía: John Dalton......................................................................................................................................................... 39 Teorías sobre la constitución de la m ateria................................................................................................................... 40 Series espectrales del átomo hidrógeno........................................................................................................................ 52 Estructura atómica moderna ............................................................................................................................................ 55 Peso atómico promedio (PA) o masa atómica promedio (A r)................................................................................... 57 Problemas resueltos............................................................................................................................................................ 59 Problemas de examen de admisión U NI........................................................................................................................ 67 Problemas propuestos......................................................................................................................................................... 69 CAPÍTULO 03: NÚMEROS CUÁNTICOS - CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA Biografía: Erwin Schródinger............................................................................................................................................. 77 Números cuánticos............................................................................................................................................................... 78 Configuración electrónica................................................................................................................................................... 80 Problemas resueltos............................................................................................................................................................ 87 Problemas de examen de admisión U NI........................................................................................................................ 94 Problemas propuestos......................................................................................................................................................... 96 CAPÍTULO 04: TABLA PERIÓDICA Biografía: Dmitri M endeléyev................................................................................................................................................ 101 Clasificación de los elementos químicos............................................................................................................................ 102 Tabla periódica actual................................................................................................................................................. 103 Estabilidad quím ica.................................................................................................................................................................. 111 Notación de Lew is................................................................................................................................................................ 112 Problemas resueltos............................................................................................................................................................ 112 Problemas de examen de admisión U NI........................................................................................................................ 120 Problemas propuestos............................................................................................................................................................. 122
  • 6. CAPÍTULO 05: ENLACE QUÍMICO Biografía: Gilbert Lew is...................................................................................................................................................... 131 Definición................................................................................................................................................................................ 132 Tipos de enlace.................................................................................................................................................................... 132 Resonancia.,.......................................................................................................................................................................... 134 Geometría m olecular........................................................................................................................................................... 135 Momento dipolar (g )............................................................................................................................................................ 136 Polaridad de las moléculas................................................................................................................................................. 136 Enlace m etálico.................................................................................................................................................................... 137 Fuerzas intermoleculares................................................................................................................................................... 137 Problemas resueltos............................................................................................................................................................ 139 Problemas de examen de admisión U N I........................................................................................................................ 151 Problemas propuestos....................................... 153 CAPÍTULO 06: NOMECLATURA INORGÁNICA Biografía: Edward Frankland............................................................................................................................................. 161 Definición................................................................................................................................................................................ 162 Función quím ica................................................................................................................................................................... 162 Valencia.................................................................................................................................................................................. 162 Estado de oxidación (EO)................................................................................................................................................... 162 Funciones inorgánicas......................................................................................................................................................... 163 Ácidos especiales.................... .■ ........................................................................................................................................... 169 Radicales............................................................................................................................................................................... 169 Función s a l............................................................................................................................................................................ 170 Aleaciones.............................................................................................................................................................................. 173 Amalgamas............................................................................................................................................................................ 173 Nombres comunes de com puestos................................................................................................................................ 176 Problemas resueltos............................................................................................................................................................ 177 Problemas de examen de admisión U N I........................................................................................................................ 187 Problemas propuestos......................................................................................................................................................... 189 CAPÍTULO 07: CONCEPTOS FÍSICOS Biografía: Daniel Fahrenheit.............................................................................................................................................. 195 Densidad................................................................................................................................................................................ 196 Densidad de una m ezcla.................................................................................................................................................... 196 Densidad relativa (Dr).......................................................................................................................................................... 197 Peso específico (PE) o (y ).................................................................................................................................................. 197 Gravedad específico (G E).................................................................................................................................................. 198 Presión.................................................................................................................................................................................... 200 Temperatura.......................................................................................................................................................................... 209 Problemas resueltos............................................................................................................................................................ 213 Problemas propuestos......................................................................................................................................................... 217 CAPÍTULO 08: UNIDADES QUÍMICAS DE MASA Biografía: Amedeo Avogadro............................................................................................................................................. 219 Masa atómica (A r)................................................................................................................................................................ 220 Masa molecular (M )............................................................................................................................................................ 220 Atomicidad.............................................................................................................................................................................. 221 Volumen molar ( V J .............................................................................................................................................................. 222 Problemas resueltos............................................................................................................................................................ 225 Problemas propuestos......................................................................................................................................................... 239 CAPÍTULO 09: COMPOSICIÓN ESTEQUIOMÉTRICA Biografía: Louis Proust......................................................................................................................................... 241 Fórmula empírica (FE)......................................................................................................................................................... 242 6 ■ C o l e c c i ó n U n ic ie n c ia S a p i e n s ____________________________________________________________________
  • 7. Q u ím ic a ■ 7 Fórmula molecular (FM )..................................................................................................................................................... 242 Problemas resueltos............................................................................................................................................................ 245 Problemas de examen de admisión U N I...................................................................................................................... 251 Problemas propuestos......................................................................................................................................................... 252 CAPÍTULO 10: ESTADO GASEOSO Biografía: Louis Gay-Lussac............................................................................................................................................. 259 Definición................................................................................................................................................................................ 260 Modelo de un gas Ideal....................................................................................................................................................... 260 Propiedad macroscópica................................................................................................................................................... 260 Propiedad m icroscópica..................................................................................................................................................... 260 Velocidad promedio.............................................................................................................................................................. 260 Ecuación general de los gases Ideales (Clausius)....................................................................................................... 261 Procesos gaseosos restringidos...................................................................................................................................... 261 Ecuación universal de los gases ideales........................................................................................................................ 266 Hipótesis de Avogadro y A m pere..................................................................................................................................... 266 Ley de Avogadro................................................................................................................................................................... 267 Mezcla de gases................................................................................................................................................................... 270 Leyes de la mezcla de gases............................................................................................................................................ 270 Gases húmedos .................................................................................................................................................................. 275 Presión de vapor (P ) .......................................................................................................................................................... 275 Humedad relativa (HR)........................................................................................................................................................ 276 Punto de rocío....................................................................................................................................................................... 276 Ley de difusión gaseosa o ley de Thomas Graham ................................................................................................... 279 Problemas resueltos............................................................................................................................................................ 281 Problemas de examen de admisión U NI...................................................................................................................... 288 Problemas propuestos......................................................................................................................................................... 290 CAPÍTULO 11: LÍQUIDOS Y SÓLIDOS Biografía: Robert B oyle....................................................................................................................................................... 297 Estado líquido...............................................................................................................................'........................................ 298 Propiedades intensivas....................................................................................................................................................... 298 Curvas de calentamiento y enfriam iento........................................................................................................................ 299 Diagrama de fa se s............................................................................................................................................................... 299 Temperatura y presión críticas.......................................................................................................................................... 300 Estado sólido......................................................................................................................................................................... 300 Punto de fusión...................................................................................................................................................................... 302 Sublimación............................................................................................................................................................................ 302 Problemas resueltos............................................................................................................................................................. 305 Problemas propuestos......................................................................................................................................................... 311 CAPÍTULO 12: REACCIONES QUÍMICAS Biografía: Antoine Lavoisier................................................................................................................................................ 321 Ecuaciones químicas........................................................................................................................................................... 322 Reacción quím ica.................................................... 322 Balance de reacciones........................................................................................................................................................ 324 Problemas resueltos............................................................................................................................................................ 331 Problemas de examen de admisión U N I....................................................................................................................... 341 Problemas propuestos......................................................................................................................................................... 343 CAPÍTULO 13: ESTEQUIOMETRÍA Biografía: Jacob Berzellus.................................................................................................................................................. 349 Definición................................................................................................................................................................................ 350 Leyes ponderales (relación m asa-m asa)....................................................................................................................... 350
  • 8. 8 ■ C o l e c c i ó n U n ic ie n c ia S a p ie n s Leyes volumétricas............................................................................................................................................................... 351 Eficiencia o rendimiento de una reacción....................................................................................................................... 352 Pureza o riqueza de una sustancia química.................................................................................................................. 352 Masa equivalente (meq)........................................................................................................................................................ 355 Equivalente gramo (1 Eq)................................................................................................................................................... 356 Problemas resueltos............................................................................................................................................................ 357 Problemas de examen de admisión U N I........................................................................................................................ 369 Problemas propuestos......................................................................................................................................................... 371 CAPÍTULO 14: SOLUCIONES Biografía: John Tyndall........................................................................................................................................................ 377 Sistema disperso.................................................................................................................................................................. 378 Clasificación de las dispersiones...................................................................................................................................... 378 Características del agua..................................................................................................................................................... 378 Propiedades del agua.......................................................................................................................................................... 379 Soluciones (disoluciones).................................................................................................................................................. 379 Unidades de concentración................................................................................................................................................ 381 Neutralización ácido-base.................................................................................................................................................. 382 Dilución.................................................................................................................................................................................... 383 Coloides................................................................................................................................................................................... 383 Problemas resueltos............................................................................................................................................................ 387 Problemas de examen de admisión U N I........................................................................................................................ 399 Problemas propuestos......................................................................................................................................................... 402 CAPÍTULO 15: CINÉTICA QUÍMICA - EQUILIBRIO QUÍMICO Biografía: Henry Le Chátelier............................................................................................................................................ 407 Cinética quim ica................................................................................................................................................................... 408 Equilibrio quím ico................................................................................................................................................................. 410 Problemas resueltos............................................................................................................................................................ 414 Problemas de examen de admisión U N I........................................................................................................................ 425 Problemas propuestos......................................................................................................................................................... 427 CAPÍTULO 16: ÁCIDOS Y BASES Biografía: Johannes Bronsted........................................................................................................................................... 435 Ácido........................................................................................................................................................................................ 436 Base o álcalis........................................................................................................................................................................ 436 Teorías de ácidos y bases.................................................................................................................................................. 436 Fuerza de acidez.................................................................................................................................................................. 437 Equilibrio iónico..................................................................................................................................................................... 438 Potencial de hidrógeno (pH).............................................................................................................................................. 439 Indicadores............................................................................................................................................................................. 439 Titulación o neutralización ácido-base............................................................................................................................ 440 Grado de disociación (a ).................................................................................................................................................... 440 Hidrólisis de iones................................................................................................................................................................ 441 Solución reguladora.............................................................................................................................................................. 443 Problemas resueltos............................................................................................................................................................ 445 Problemas de examen de admisión U N I........................................................................................................................ 453 Problemas propuestos......................................................................................................................................................... 455 CAPÍTULO 17: ELECTROQUÍMICA Biografía: Svante Arrhenius............................................................................................................................................... 461 Definición................................................................................................................................................................................ 462 Celda electrolítica................................................................................................................................................................. 462 Relaciones físico-químicas................................................................................................................................................. 463 Leyes de Michael Faraday................................................................................................................................................. 463
  • 9. Q u ím ic a ■ Celdas galvánicas........................................................................................................... Celda de concentración.................................................................................................. Batería o p ila ..................................................................................................................... Problemas resueltos........................................................................................................ Problemas de examen de admisión U N I.................................................................... Problemas propuestos.................................................................................................... CAPÍTULO 18: QUÍMICA ORGÁNICA Biografía: August Kekulé................................................................................................ Definición............................................................................................................................ Generalidades.................................................................................................................. Diferencias entre compuestos orgánicos e inorgánicos........................................ Carbono (C)....................................................................................................................... Clases de carbono........................................................................................................... Propiedades químicas ................................................................................................... Fórmulas de un compuesto orgánico......................................................................... Isomería.............................................................................................................................. Deducción de fórmulas globales.................................................................................. Grupos funcionales.......................................................................................................... Hidrocarburos (H C )......................................................................................................... Aléanos (R - H )................................................................................................................ Alquilo (- R )....................................................................................................................... Prefijos comunes (aléanos)........................................................................................... Nomeclatura IUPAC........................................................................................................ Metano................................................................................................................................ Alquenos, oleflnas o etilénicos..................................................................................... Alqulnos acetilénicos...................................................................................................... Hidrocarburos alicíclicos................................................................................................. Acetileno o etino.............................................................................................................. Alquino............................................................................................................................... Hidrocarburos arom áticos............................................................................................ Benceno (C6H6) .............................................................................................................. Compuestos aromáticos heterocíclicos..................................................................... El petróleo........................................................................................................................ Gas natural....................................................................................................................... G asolina............................................................................................................................ Funciones oxigenadas................................................................................................... Funciones alcohol (R - O H )......................................................................................... Función éter (R - O - R’) ............................................................................................. Función aldehido (R - C H O )....................................................................................... Función cetonas (R - CO - R ).................................................................................... Ácidos carboxíllcos (R - COO H)................................................................................. Funciones nitrogenadas................................................................................................ Función am ina................................................................................................................. Función am ida................................................................................................................. Función nitrito (R - C N )................................................................................................. Función ¡mina.................................................................................................................. Aminoácidos..................................................................................................................... Proteínas........................................................................................................................... Péptidos............................................................................................................................. Vitaminas........................................................................................................................... Alcaloides......................................................................................................................... Glúcidos: carbohidratos................................................................................................ Problemas resueltos....................................................................................................... Problemas de examen de admisión UNI................................................................... Problemas propuestos...................................................................................................
  • 10. 1 0 ■ C o l e c c i ó n U n ic ie n c ia S a p ie n s CAPÍTULO 19: ECOLOGÍA Y CONTAMINACIÓN AMBIENTAL QUÍMICA DESCRIPTIVA - QUÍMICA APLICADA Biografía: Richard Feynman............................................................................................................................................... 563 Ecología................................................................................................................................................................................... 564 Contaminación quím ica....................................................................................................................................................... 564 Contaminación del aire........................................................................................................................................................ 564 Contaminación del agua...................................................................................................................................................... 566 Contaminación del suelo.................................................................................................................................................... 568 Otros tipos de contaminación............................................................................................................................................ 568 Soluciones a la contaminación.......................................................................................................................................... 569 Tratamiento de residuos nucleares.................................................................................................................................. 569 Química descriptiva.............................................................................................................................................................. 570 Hidrógeno (H )........................................................................................................................................................................ 572 Oxígeno (O)............................................................................................................................................................................ 573 Ozono (O .).............................................................................................................................................................................. 575 Nitrógeno (N )......................................................................................................................................................................... 576 Amoniaco (NH3) ..................................................................................................................................................................... 576 Ácido nítrico (H N 03) ............................................................................................................................................................ 577 Ácido clorhídrico (H C I)........................................................................................................................................................ 578 Vidrios...................................................................................................................................................................................... 579 Agua (H20 ) ............................................................................................................................................................................. 579 Siderurgia............................................................................................................................................................................... 581 Halógenos.................................!............................................................................................................................................ 583 Química aplicada.................................................................................................................................................................. 584 Problemas resueltos............................................................................................................................................................. 589 Problemas de examen de admisión U N I........................................................................................................................ 600 Problemas propuestos......................................................................................................................................................... 602
  • 11. PRESENTACIÓN El libro de Química de la Colección Uniclencia Sapiens resume de manera didáctica, sencilla y ordenada, los temas que actualmente se vienen desarrollando en el curso de Quí­ mica, para que pueda servir como herramienta en la preparación de los estudiantes próximos a rendir un examen de admisión, e inclusive, por la manera tan detalla cómo se ha venido trabajando el material, puede ser utilizado como libro de consulta para los estudiantes que aún cursan el nivel secundario. El libro presenta diecinueve capítulos, en los cuales se desarrollan los conceptos elemen­ tales y se avanza gradualmente hacia los problemas más complicados; a la vez, cada capítulo contiene problemas resueltos que son desarrollados paso a paso, problemas de examen de admisión UNI y problemas propuestos con sus respectivas claves. Cabe resaltar que la selección de los problemas se ha realizado teniendo como base los temas de los prospectos de admisión de las diversas universidades. Todas estas característi­ cas manifiestan el afán y el deseo del autor de contribuir con el avance y desarrollo intelectual de los estudiantes. El Editor
  • 12. Materia y energía Albert Einstein (Ulm, Imperio ale­ mán, 14 de marzo de 1879-Prin- ceton, Estados Unidos, 18 de abril de 1955) fue un físico alemán de origen judío, nacionalizado des­ pués suizo y estadounidense. Es considerado el científico más co­ nocido y popular del siglo XX. En 1905, cuando era un joven físico desconocido, publicó su teoría de la relatividad especial; en ella incorporó, en un marco teórico simple fundamentado en postu­ lados físicos sencillos, conceptos y fenómenos estudiados antes por Henri Poincaré y por Hendrik Lorentz. Como una consecuencia lógica de esta teoría, dedujo la ecuación de la física más conoci­ da a nivel popular: la equivalen­ cia masa-energía, E = me2. Con la teoría de la relatividad especial de Albert Einstein se inició una nueva etapa, la cinemática relativista, donde el tiempo y el espacio no son absolutos y sí lo es la velocidad de la luz. La equivalencia entre masa y energía descubierta por Einstein obliga a rechazar la afirmación de que la masa convencional se conserva porque masa y energía son mutuamente convertibles. De otra manera, se puede afirmar que la masa relativista equivalente (el total de masa material y energía) se conserva, pero la masa en reposo puede cambiar, como ocurre en aquellos procesos relativistas en que una parte de la materia se convierte en fotones. Fuente; Wifeipedia
  • 13. 14 ■ C o l e c c i ó n U n ic ie n c ia S a p ie n s <4 DEFINICIÓN Es una ciencia experimental que estudia las propieda­ des, transformaciones y combinaciones que sufre la materia. Siendo la química muy extensa, se divide en: Química general Estudia las leyes fundamentales que se relacionan con las sustancias químicas y sus transformaciones. Química inorgánica Estudia los cuerpos químicos que, generalmente, for­ man parte de la naturaleza inanimada. Química orgánica o química del carbono La primera denominación se le dio porque se creía que estos compuestos solo se formaban por la actividad vi­ tal de los seres vivos. Se le ha dado, posteriormente, el segundo nombre al comprobar que se pueda obtener por síntesis. Trata del estudio de los compuestos que contienen carbono. Química analítica Estudia los métodos para determinar la composición de las sustancias, tanto en lo que se refiere a la naturaleza de los constituyentes (cualitativa) como a la cantidad (cuantitativa). Química física Estudia los principios teóricos de la química. Química industrial Estudia los procedimientos de obtención a gran escala. Bioquímica Estudia las transformaciones químicas que tienen lugar en los seres vivos. <4 FENÓMENO Es cualquier cambio que sufre la materia. Fenómeno fisico Es un cambio pasajero que no altera la estructura inter­ na de la materia. Ejem plo: Dilataciones. resorte F rwnnn F *— r m m — * Al cesar la fuerza F, regresa a su estado original. Fenómeno químico Es el cambio que altera la estructura íntima de la mate­ ria; no es reversible. Ejem plo: Combustión de un papel se carboniza y no puede con­ vertirse nuevamente en papel. Papel Fenómeno químico Cenizas Fenómeno alotrópico Cuando un elemento químico se encuentra en 2 o más formas diferentes. Ejem plo: 0 2; 0 3 (ozono). Sus propiedades químicas son di­ ferentes. C (grafito), C (diamante) (fósforo blanco) (fósforo rojo) Azufre rómbico V Azufre monoclínico <4 PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS Las sustancias se caracterizan por sus propiedades in­ dividuales y algunas veces, únicas. Una propiedad física Se puede medir y observar sin modificar la composición o identidad de la sustancia. Ejemplo: color, punto de ebullición, densidad, etc. Una propiedad química Se puede observar esta propiedad al realizar un cambio químico. Ejemplo: combustión (combustibilidad), etc. Todas las propiedades medibles de la materia pertene­ cen a una de dos categorías: propiedades extensivas e intensivas. Propiedad extensiva El valor medido de esta propiedad depende de la can­ tidad de materia considerada. Ejemplo: longitud, masa, volumen. A mayor cantidad de materia, mayor masa. Los valores de una misma propiedad extensiva se pueden sumar. Propiedad intensiva El valor medido de esta propiedad no depende de cuánta materia (masa) se considere. Ejemplo: tempe­ ratura, densidad, color, etc. Las propiedades químicas son todas intensivas.
  • 14. Q u ím ic a ■ 15 <4 MATERIA Es todo aquello que ocupa un lugar en el espacio, se caracteriza por tener masa y es perceptible por nues­ tros sentidos. Ejemplo: tiza, perfumes, aire, papel, la­ picero,... etc. División de la materia Una de las propiedades de la materia es la divisibilidad (partición), por la cual la materia puede ser dividida en partes cada vez más pequeñas. ¿Hasta dónde puede llegar esta división? Antiguamente se creia que el átomo era la última divi­ sión, pero hoy sabemos que la última división lo consti­ tuyen las partículas subatómicas. Propiedades generales Divisibilidad. Propiedad de la materia de dividirse en partes, según sea el tipo de proceso. Ejemplo: tiza, pa­ pel,... etc. Impenetrabilidad. Dos o más cuerpos no pueden ocu­ par un mismo espacio a la vez. Inercia. Es la resistencia que opone la masa al movi­ miento. Maleabilidad. Cuando la materia sólida, puede conver­ tirse en láminas delgadas. Dureza. Es la resistencia que oponen los cuerpos a ser rayados. Estado de la materia La materia existe en cuatro estados, tres fundamenta­ les y el cuarto estado que es el que más abunda en la naturaleza: sólido, liquido, gaseoso y plasmático. En toda molécula existe dos tipos de fuerzas intermo­ leculares: Fuerza de atracción (Fa): que nos permite la cohesión y el ordenamiento de las moléculas. Fuerza de repulsión (F„): que permite la separación de las moléculas. [distancia _atracción; K © r © - " ! distancia de repulsión í Estado sólido. Se caracteriza por tener forma y volu­ men definido, debido a que la fuerza de atracción inter­ molecular es mayor que la fuerza de repulsión. Sólido: amorfo, cristalino (forma geométrica regular). Estado líquido. Se caracteriza por tener volumen de­ finido y forma variable según el recipiente que lo con­ tenga, debido al equilibrio existente entre la fuerza de atracción y la de repulsión. Estado gaseoso. Estos carecen de forma y volumen definido debido a que la fuerza de repulsión intermole- cular es mayor que la fuerza de atracción. Estado plasmático. Es el cuarto estado de la mate­ ria, es energético y se considera al plasma, como un gas cargado eléctricamente (ionizado); conformado por moléculas, átomos, electrones y núcleos; estos últimos provenientes de átomos desintegrados. Se encuentra a elevadísimas temperaturas de 20 000 °C. Ejemplo: En el núcleo del Sol, de las estre­ llas, energía atómica. En la superficie terrestre a una distancia de 200 km, se encuentra el plasma de hidrógeno conformando el cinturón de Van Alien. Cambios de estado La materia cambia de un estado a otro por efecto de la temperatura y presión. Ya sea aumentado o disminu­ yendo la energía calórica.
  • 15. 1 6 ■ C o l e c c i ó n U n ic ie n c ia S a p ie n s LIQUIDO Curva de calentamiento "I"vaporización *l"lic Ejemplo: El H20 r / Cuerpo > , áb 8 > M edios _ ''v nucleares^ j PARTICULA V MOLÉCULAS IONES At o m o s PARTICULAS SUBATÓMICAS <4 MATERIA Y ENERGÍA Según los conceptos modernos se define a la materia, como la energía altamente condensada, ya que toda transformación de materia es proporcional a una trans­ formación de energía y viceversa. De acuerdo a la ecuación energética presentada por Albert Einstein. 1.a ecuación de Einstein E = me2 E: variación de la energía (erg; joule) m: variación de la materia (g; kg) c: velocidad de la luz 3 x 101 0 = 3 x 108 s s E jem plo: Determinar la cantidad de energía que se obtiene al desintegrar totalmente un gramo de una sustancia ra­ diactiva. Dar respuesta en ergios. Resolución: m = 1 g c = 3 x 10’° cm/s Sabemos: E = me2 E = 1 g(3 x 101 °cm/s)2 = 9 x 102 ° ergios <4 RELATIVIDAD DE LA MASA Dentro de la física clásica, la masa se considera inva­ riable, pero si logra moverse a velocidades próximas a la de la luz, si sufre variaciones: de acuerdo a la ecua­ ción planteada por Einstein. Ecuación de la relatividad: ma ' - s Donde: m0: Masa inicial del cuerpo m ,: Masa final del cuerpo v : Velocidad del cuerpo c : Velocidad de la luz: (3 x 101 0 cm/s) Ejem plos: 1. ¿En cuánto se incrementa la masa de una partícu­ la cósmica si su velocidad es los 3/5 de la veloci­ dad de la luz? Resolución: V : _9_ 25 2.a ecuación de Einstein: m. 1 1 <— — , — r 25 rHf ■m0 — ^ mQ m„ 2. Si se cumple: —- 13 ¿cuál sería la velocidad m, 2 que alcanzaría dicho cuerpo en ese instante? Resolución: m„ De la relación: mf = Dándole forma y elevando al cuadrado:
  • 16. Q u ím ic a ■ 17 = 1 =» ( | ) 2 = 1 - 0,75 => v = 0,5 c =*v = 0,5(3 x 1010cm/s) v = 1,5 x 101 0cm/s 3. Un cuerpo sale de la tierra con una masa inicial de 50 kg. En un momento dado su velocidad es de 150 000 km/s. ¿Cuál es la masa en ese momento? Resolución: m0 = 50 kg v = 1 5 x 1 0 “ km/s c = 3 x 105 km/s Por la ecuación de la relatividad de Einstein: m„ m. = 1 - - f — i............................. .... 1 / 15 x 10“ 2 Í l 3 x 105 / Efectuando: m ,= 1 0 0 ^ kg 4. La desintegración de una porción de masa da lugar a la liberación de 45 x 101 9 erg de energía. Si la masa inicial fue de 5 g. ¿Qué porcentaje pasó a ser energía? Resolución: E = 45 x 10 erg c = 3 x 10’° E = me2 m = 4Sx1j g L = 0 |S (3 x 10 f masa transformada energía: 0,5 g Hallando: % 5 g --------* 0,5 g -------- ► 0 ,5 , 100% -¿ -(1 0 0 ) = 10% (pasó a ser energía) 5 5. En un momento dado un cuerpo alcanza la veloci- Í5 dad de ~ -c . ¿En qué porcentaje ha cambiado la masa con respecto a la Inicial? Resolución: Al cuadrado: 1(100).., (a) De la ecuación: m, = m0 3 m, = - = = = = £m , J 2 0 9 ~ñm0 m0 En ec.(a): — (100) = 50% <4 CLASES DE MATERIA Materia homogénea Es la materia que presenta un solo aspecto en toda su masa y posee las mismas propiedades físicas y quími­ cas en cada punto. Se divide en: a. Mezcla homogénea. Es una reunión de 2 o más componentes, donde solo se aprecia un solo as­ pecto en cada punto, no se puede diferenciar de sus componentes, a simple vista. Ejem plo: H20 = 1 solo aspecto: crista­ lino (incoloro). Mezcla de Sales: (S 04Ca, So4Mg, cloro, flúor, 0 2, NaCI, ... etc). (Airé) =» mezcla: 0 2, N2, gases nobles, CO+ Granito: cuarzo, mica, feldespato. Pólvora: azufre, carbón, nitrato de potasio. Acero: Fe, C. b. Sustancia. Son especies químicas definidas por sus propiedades físicas y químicas y se divide en: • Sustancia simple (elemento químico). Aque­ lla sustancia conformada por una sola clase de átomos definidos por sus propiedades físicas y químicas. Ejem plo: Fe Cu Pb T °C ebullición 3000 2336 1620 T °C fusión 1536 1084 327 Densidad 7,86 g/cm3 8,92 11,34 Actualmente existen 107 elementos químicos • Sustancia compuesta (compuesto). Aquella sustancia formada por una sola clase de mo­ léculas. La molécula está formada por átomos diferentes. También se encuentra definida por sus propiedades físicas.
  • 17. 1 8 ■ C o l e c c i ó n U n i c ie n c ia S a p ie n s Ejem plo: H20: Posee 2 elementos diferentes (H,0) d = 1 g/cm3 t, = 100 °C (ebullición) t2 = 0 °C (solidificación) Materia heterogénea Es la materia en la cual se pueden apreciar porciones que se diferencian de otras por las propiedades carac­ terísticas. Ejem plo: Agua con piedra, aceite y agua. Ejem plos: 1. Indicar cuántas fases y componentes existen en la mezcla con aceite y agua. Aceite H20 Fases: 2 fases (difásico) Componentes: 2: aceite y agua Sistema: binario (existe 2 componentes) De la figura, indicar las fases componentes: Fases: 3 (s,l,v): trifásico Componentes: 1(H20)(s, I, v) Sistema unitario: 1 componente (H20 ) 3. Del sistema de la figura, el recipiente se encuentra abierto. Hallar el n.° fases, n.° componentes y el tipo de sistema. n ~ r Aceite i A/.V V h2o N 4 Hg Resolución: Como el recipiente está abierto influye, el aire Fases: 5 fases (pentafásico) Componentes: 4 (aire, H20 (sl), aceite, Hg) Sistema cuaternario r7 /x Aceite V h 2o | Hg Según el estado de agregación molecular la ma­ teria: <♦ SISTEMA DISPERSO Es una mezcla en la cual se distribuyen las partículas en un medio homogéneo. Está conformado por 2 ele­ mentos: Fase dispersa: el medio donde fluirá el dispersante. Fase dispersante o continua: dependiendo del tamaño y forma de las partículas dispersas se clasifican: Sistema grosero o macroscópico cuando el disperso es observado por el ojo humano. Ejemplo: arena y agua. Sistemas finos El disperso puede ser observado utilizando el micros­ copio. Pueden ser: Emulsiones. Conformada por 2 fases líquidas inmisci­ bles. Ejemplo: agua y aceite, leche, mayonesa, diáme­ tro dispersión < 0,005 mm. Suspensiones. Conformada por una fase sólida y una líquida. Las partículas dispersas son relativamente grandes. Ejemplo: arcilla, tinta china (negro de humo + H20 ) Coloides. O soles. Es un sistema heterogéneo donde el sistema disperso puede ser observado a través del ultramicroscopio, el tamaño de las partículas del disper­ so está entre 10 Á y 103Á. Según la afinidad de los coloides por la fase dispersante se denominan: liófilos (si tienen afinidad) y liófobos (si no la tienen). Cuando el medio dispersante es el agua se llaman hidrófilos o hidrófobos respectivamente. La fase dispersa está constituida por partículas llama­ das micelas, las cuales se hallan en continuo movi­ miento, siguiendo trayectorias de zigzag, a este fenó­ meno se denomina movimiento browniano.
  • 18. Q u ím ic a ■ 19 Una propiedad óptica de los coloides consiste en la difracción de los rayos de luz que pasan a través de una disolución coloidal (efecto Tyndall). Esto no ocurre si el rayo de luz atraviesa una solución verdadera. Efecto tyndall Soluciones. Es un sistema homogéneo, de una sola fase, donde las partículas de dispersión son Iones o moléculas. Ejemplo: solución azucarada (H20 y azú­ car). Ejemplos de coloides: Tipo Denominación Ejemplo Gas en líquido niebla, aerosol líquido espuma, nubes Gas en sólido polvo, humo, aerosol sólido piedra pómez, humos Líq. en gas espuma, aerosol niebla, neblina, espuma Líq. en líq. emulsión leche, mayonesa Líq. en sol. soles, soluciones coloidales pinturas, ópalo Sol. en líq. emulsiones sóli­ das, geles clara de huevo, gelatina Sol. en sol. aleaciones, vi­ rubí, esmeralda, drios otras gemas <iENERGÍA Es la capacidad que tienen los cuerpos para realizar un determinado trabajo. Pueden ser: Energía cinética (Ec) Es propia de los cuerpos en movimiento y se define como el semiproducto de la masa de cuerpo por su ve­ locidad elevada al cuadrado. Donde: Ec = -T m v m: masa del cuerpo v: velocidad Energía potencial (Ep ) Es propia de los cuerpos en reposo y es virtud de la altura tomada como referencia. Ep = peso(altura) Energía electromagnética Son formas de energía que se transmiten siguiendo un movimiento ondulatorio, causado por campos magnéti­ cos y eléctricos. « DEFINICIONES IMPORTANTES Cambio de estado: líquido - vapor Punto de fusión De una sustancia, es la temperatura a la cual se en­ cuentra el equilibrio entre el estado cristalino de alta ordenación y el estado líquido más desordenado. Evaporación Aquel fenómeno que ocurre en la superficie del líquido. n n i n n i n m Líquido — T Ebullición Es una vaporización a temperatura constante y se ob­ serva porque se produce burbujas en la masa del lí­ quido. Punto de ebullición. De un líquido, es la temperatura a la cual la presión de vapor del líquido se hace igual a la presión atmosférica que se encuentre sobre él. Ejem plo: El H20 hierve a 100 °C Presión exterior: 1 atm SI la Pexl disminuye —T ebullición disminuye Volatilización Es una vaporización rápida e instantánea, que presen­ tan solo algunos líquidos por ser perceptibles por el olfato. Ejemplo: líquido volátiles, alcohol, acetona, ron, gasolina, etc.
  • 19. 2 0 ■ C o l e c c i ó n U n ic ie n c ia S a p ie n s PROBLEMAS RESUELTOS H " " 1. Indicar si las siguientes proposiciones son verda­ deras (V) o falsas (F). I. Todo cambio en los estados de agregación es un fenómeno físico. II. Un sistema homogéneo presenta una sola fase. III. Toda sustancia constituye siempre un sistema homogéneo. Resolución: En relación a las afirmaciones: I. Verdadero Los procesos de cambio de estado no modi­ fican la identidad de los materiales por lo que corresponden a fenómenos físicos. II. Verdadero En un sistema homogéneo los componentes se distribuyen entre sí de una manera uniforme, por lo que forman una sola fase. Ejemplo: aire (0 2, N2, Ár, C 0 2, H20 , etc.) III. Verdadero La materia pura al estar formado por un solo tipo de componente (sustancia), corresponde a un sistema homogéneo. 2. Responder verdadero (V) o falso (F) según corres­ ponda: I. Una sustancia generalmente puede identificar­ se mediante una propiedad intensiva tal como su punto de ebullición. II. Para medir el valor de una propiedad química de una sustancia, es necesario que en el expe­ rimento se transforme en nuevas sustancias. III. En una mezcla, cada sustancia mantiene sus propiedades. Resolución: Respecto a las proposiciones: I. Verdadero La identificación de las sustancias se desarro­ llan en base a la medida de propiedades que no dependan de la cantidad de materias (inten­ sivas), como: • Punto de fusión ó ebullición • Densidad, etc. II. Verdadero La medida de una propiedad química involucra necesariamente una relación química. Ejemplo: calor de combustión: Combustible + 0 2 — C 0 2 + H20 + calor III. Verdadero Los componentes de toda mezcla conserva su identidad así como sus propiedades, por esa razón se pueden separar por medio físicos. • Destilación • Evaporación, etc. .-. V W 3. ¿Cuáles de los siguientes procesos no correspon­ de a un fenómeno químico? I. Combustión de papel. II. Laminado de un alambre de cobre. III. Evaporación de la acetona. IV. Fermentación del jugo de uvas. Resolución: Se denominan fenómenos a aquellos procesos don­ de ocurre transformación de la materia, pueden ser: • Físicos: no hay cambio en la identidad del material. • Químicos: hay cambio en la identidad, ya que se forman nuevas sustancias. Los fenómenos: • Combustión del papel: se forman C 0 2y Fl20 . • Fermentación del jugo de uvas: se forma alcohol. Son químicos ya que aparecen nuevas sustancias. Fenómenos físicos: • Laminado del cobre. • Evaporación de la acetona. .-. No son fenómenos químicos II y III. 4. Indicar si las siguientes proposiciones son verda­ deras (V) o falsas (F). I. Los compuestos son sustancias que pueden descomponerse por medios químicos en sus­ tancias más simples. II. El agua potable constituye una mezcla homo­ génea. III. En la naturaleza suele encontrarse la galena de color negro, junto con el cuarzo de color blanco, constituyendo una mezcla homogénea. Resolución: En relación a las proposiciones: I. Verdadero Las sustancias compuestas al estar formados por la unión química de dos o más elementos se pueden descomponer por medios químicos. Ej.: electrólisis del NaCI fundido (líquido). NaCI,ID Na Cl 2(9 I elementos Verdadero El agua potable presenta los componentes: H?0, CL, 02 , co;2 Indistinguibles uno de otros Es una mezcla homogénea (materia impura).
  • 20. Q u ím ic a I I 21 III. Falso Al reunir los siguientes componentes: • Galena: color negro. • Cuarzo: color blanco. Se forma una mezcla heterogénea, ya que se distinguen por su color. .-. W F 5. Dadas las siguientes proposiciones referidas a fe­ nómenos que puede sufrir la materia, determinar la alternativa de respuesta que contiene fenómenos físicos: I. El yodo se sublima siendo sus vapores de color violeta. II. La electrólisis del agua. III. El sodio pierde electrones. Resolución: Para que un fenómeno sea físico, no debe haber cambio en la identidad del material (es el mismo al final). De acuerdo a los procesos: I. Sublimación del yodo (F). Solo ocurre cambio en su estado físico, según: *2 (s > — * color violeta II. Electrólisis del agua (Q). El H20 se descom­ pone en sus elementos por el paso de la co­ rriente eléctrica (ce): ce ^0(1) *■ H2ig, + 0 2lg, elementos III. Oxidación del sodio (Q). Esto ocurre por pér­ dida de electrones, generalmente se forma un oxido: Na(s) + 0 2(g) — ►Na20 (sl óxido Es un fenómeno físico (F), solo I. 6. Clasifica los siguientes fenómenos como físicos (F) o químicos (Q) respectivamente: I. Una gota de agua que se evapora. II. Una hoja de una planta que se calcina. III. Un pollo a la brasa que se carboniza. IV. La ropa húmeda que se seca. Resolución: Identificamos los procesos siguientes como físicos (F) o químicos (Q): I. Evaporación del agua (F). Corresponde solo a un cambio de estado físico, según: ^2^(1) * Fl20 (v ) II. Calcinación de una hoja (Q) Ocurre la com­ bustión de los compuestos orgánicos en su in­ terior formándose: C 0 2 y Pl20. III. Carbonización (Q). De un pollo a la brasa, esto ocurre por combustión. IV. Secado de la ropa (F). Al igual que el proceso I, ocurre por evaporación del agua. .-. Los procesos son: FQQF. 7. Identificar como cambio físico (F) o químico (Q) se­ gún corresponda: I. Formación de la nieve. II. Oxidación del metal hierro. III. Filtración de una muestra de agua turbia. IV. Sublimación del hielo seco, C20 (s ) Resolución: Los procesos siguientes se pueden clasificar como: I. Formación de nieve (F). Esto ocurre mediante el cambio de estado, denominado sublimación inversa o deposición del agua, según: H20 (vi ------> H20 isi en las nubes en la nieve II. Oxidación del hierro (Q). Por acción del oxí­ geno (0 2) se forma una nueva sustancia: el óxi­ do. Fe(s) + 0 2íg) * FeO(s) óxido III. Filtración del agua turbia (F). Con la finalidad de separar los sólidos en suspensión, no hay cambio en la identidad de los materiales. IV. Sublimación dei hielo seco (F). El C 0 2 sólido pasa directamente a la forma gaseosa, según: CO2 1 S ) ---- » C 0 2 (g ) .-. Los procesos son; FQFF. 8. Indicar la relación correcta entre fenómeno - tipo de fenómeno I. Quemar papel - fenómeno físico II. Digestión de alimentos - fenómeno químico. III. Rotura de un material - fenómeno físico. Resolución: Relacionamos los fenómenos como físicos (F) o químicos (Q): I. Quema de papel (Q). Ya que esto provoca su combustión, produciéndose C 0 2y H20. II. Digestión de alimentos (Q). Dentro del siste­ ma digestivo los alimentos son degradados en sustancias más sencillas para ser asimilados. III. Rotura de un material (F). Corresponde a un proceso mecánico por el cual se obtienen por­ ciones más pequeñas de material, sin alterar su identidad. .-. La relación correcta para el tipo de fenómeno son II y III. 9. Indicar aquel fenómeno que implica el cambio de estado denominado deposición: I. Una laguna que se seca en días cálidos. II. El agua que se transforma en vapor en un caldero.
  • 21. 2 2 ■ C o l e c c i ó n U n ic ie n c ia S a p ie n s III. Gotas de agua que se forman sobre una botella de gaseosa fría. IV. Formación de hielo a partir del agua en los lagos. V. Formación de nieve en los andes peruanos. Resolución: El cambio de estado llamado deposición se deno­ mina también como sublimación inversa, ya que involucra el paso directo de gas o vapor a la forma sólida. Gas o T t Sólido vapor Esto debido a un cambio brusco en la temperatura (enfriamiento). .-. De acuerdo al problema el cambio correspon­ diente a este proceso es formación de nieve en los andes peruanos H2O1VI — * h2o (s) nube nieve 10. Indicar verdadero (V) o falso (F) en las siguientes proposiciones: I. Los valores de una propiedad física de ios com­ ponentes de una mezcla pueden sumarse para obtener el valor de la propiedad para la mezcla. II. Para medir una propiedad química de una sus­ tancia, esta debe de algún modo transformarse. III. El calor de vaporización es una propiedad físi­ ca; mientras que la energía de reacción es una propiedad química. Resolución: Respecto a las proposiciones: I. Falso En toda mezcla solo son aditivas las propieda­ des que sean extensivas como: • Volumen • Peso, etc. II. Verdadero La medida de una propiedad química involucra necesariamente una reacción química, por lo tanto, la transformación del material. III. Verdadero Las propiedades: • Calor de vaporización (cambio de estados) es físico. • Calor de reacción es químico. .-. F W 11. Identificar como propiedad física (F) y química (Q) según corresponda: La gasolina combustiona vigorosamente en pre­ sencia de oxígeno gaseoso. Está formada por una mezcla de hidrocarburos, los cuales presentan tem­ peratura de ebullición en el rango de 40 a 200 °C, aproximadamente. En este intervalo de temperatura están algunos componentes que son volátiles. Resolución: Las propiedades son aquellas características que presentan los objetos materiales que sirven para diferenciarlos, pueden ser: • Físicas: su medida no altera la identidad del material. • Químicas: su medida altera la identidad del ma­ terial (se forman nuevas especies). Propiedades de la gasolina: • Combustión vigorosa: forma C 0 2y H20 y libera energía (Q). • Temperatura de ebullición entre 40 °C y 200 °C: solo cambia de estado (F). • Volátil: se evapora fácilmente y rápidamente (F). .-. Propiedades: QFF 12. Indicar cuántas propiedades intensivas han sido mencionadas: Generalmente los metales son sólidos cristalinos que se caracterizan porque sus unidades estructu­ rales están ordenadas en forma regular, tienen un orden continuo. Dentro de sus características más importantes podemos mencionar: poseen brillo, tienen alta conductividad eléctrica y térmica; ade­ más, pueden ser transformados a láminas debido a su maleabilidad. Generalmente presentan alta densidad. Resolución: Propiedades de los sólidos: • Brillo • Conducción eléctrica • Conducción térmica • Maleabilidad • Densidad Todos corresponden a propiedades físicas e inten­ sivas, ya que su valor es constante independiente de la cantidad medida. 13. Indicar verdadero (V) o falso (F) en las proposicio­ nes siguientes: I. El estado coloidal es el cuarto estado de la ma­ teria. II. Una mezcla de sal y agua puede tener punto de ebullición definido. III. Todo sistema homogéneo es una solución. IV. Todo cambio de estado de agregación involucra cambios de presión y/o temperatura. Resolución: De acuerdo a las proposiciones: I. Falso El término estado solo se verifica para la mate­ ria pura; los coloides son mezclas, por lo que no representa un estado físico de la materia. II. Falso El punto de ebullición corresponde a una pro­ piedad intensiva de la materia, por lo que solo lo presentan las sustancias y no las mezclas.
  • 22. Q u ím ic a ■ 2 3 III. Verdadero Se denomina sistema homogéneo, cuando los componentes (más de 1) presentan en consu­ mo una sola fase, a esto llamamos solución. IV. Verdadero Todo cambio de estado de agregación. Se debe modificar P y/o T (proceso físico). .-. FFVV 14. Indicar en las siguientes proposiciones, cuáles son verdaderas (V) o falsas (F). I. Los sistemas se clasifican como homogéneos o heterogéneos. II. En un sistema heterogéneo puede haber una o más fases. III. La mezcla de agua líquida y hielo (realizada a 0 °C) es un ejemplo de sistema heterogéneo). Resolución: Respecto a las proposiciones. I. Verdadero Un sistema es una región del universo que el objeto de nuestro estudio, puede ser: (1 sola fase) Homogéneo Heterogéneo (más de 1 fase) Falso Un sistema es heterogéneo cuando sus com­ ponentes se pueden distinguir, por lo que se observa dos o más fases. Verdadero Consideremos el sistema: Se observa dos fases, por lo que es heterogéneo. .-. VFV 15. En la lista de compras de reactivos químicos de un laboratorio figuran: Amoniaco, NH3 Toxígeno (ozono), 0 3 Dihidrógeno de carbono (hielo seco), C 0 2(s) Agua oxigenada Acero inoxidable ¿Cuántas sustancias simples, compuestas y mez­ clas se mencionan en la lista respectivamente? Resolución: Se dispone de los siguientes reactivos químicos: Ozono (0 3) Hidrógeno (H2 sustancias simples (elementos) • Amoniaco (NH3) 1 compuestos • Dióxido de carbono (C 0 2) { • Agua oxigenada (H20 y H20 2) 1 mezc|gs • Acero inoxidable (Fe, C, Cr) J Corresponde a 4 sustancias (materia pura) de las cuales 2 son simples y 2 son compuestas, además de 2 mezclas (materia impura). 16. Señale la alternativa que contiene a una mezcla, una sustancia compuesta y un elemento, en ese orden. I. Aire, ácido sulfúrico, agua destilada. II. Oro de 18 kilates, cloruro de sodio, ozono. III. Agua destilada, dióxido de carbono, cobre. IV. Agua potable, grafito, cloro. V. Diamante, glucosa, aluminio. Resolución: En la relación a las muestras. I. Aire (M): 0 2, N2, ... Ácido sulfúrico (C): H2S 0 4 Agua (C): H20 II. Oro de 18 kilates (M): Au y Ag Cloruro de sodio (C): Nací Ozono (E): 0 3 III. Agua destilada (C): H20 Dióxido de carbono (C): C 0 2 Cobre (E): Cu IV. Agua potable (m): H20 , Cl2,... Grafito (E): C Cloro (E): Cl2 , V. Diamante (E): C Glucosa (C): C6H120 6 Aluminio (E): Al Por lo tanto, la alternativa que posee una mezcla (M), un compuesto (C) y un elemento (E) es el número II. 17. A continuación se proponen algunas varieda­ des de materia: aire, oro 18 kilates, agua pota­ ble, Na2C 0 3(s), suspensión de harina en agua, NaCL(ac), plata, C12H220 1 1 (ac), KCL(s), Pt. ¿Cuántas de las variedades de materia son sus­ tancias simples? Resolución: Se denomina sustancia simple a la materia pura que representa a un elemento químico. • Átomos o moléculas del mismo átomo. Las muestras: • Aire: 0 2, N2,... • Oro de 18 kilates: Au, Ag • Agua potable: H20 , Cl2,... Na2C 0 3 • Suspensión de harina en agua • NaCI(ac): NaCI, H20 • Kcl C i2H220 1 ijacj. H20 , C12H220 1l
  • 23. 2 4 ■ C o l e c c i ó n U n ic ie n c ia S a p ie n s Son elementos químicos • Plata (Ag) 1 , ) son elementos químicos • Platino (Pt) J H Por lo tanto, tenemos 2 sustancias simples. 18. Indique con verdadero (V) o falso (F) a cada propo­ sición según corresponda: I. El valor de una propiedad intensiva de una mezcla generalmente puede obtenerse sumando el valor de esta propiedad para cada componente de la mezcla. II. Una propiedad extensiva puede emplearse para Identificar una sustancia. III. Una propiedad química puede emplearse para identificar una sustancia. Resolución: Respecto a las propiedades. I. Falso En toda mezcla solo las propiedades extensi­ vas son aditivas, ya que dependen de la masa de cada componente. II. Falso La identificación de una sustancia depende de propiedades constantes e independientes de la masa (intensivas) como: • Densidad • Punto de fusión, etc. III. Verdadero Se puede identificar a sustancias usando propiedades químicas, siempre que estas sean intensivas como: • Electronegatividad. • Poder oxidantes, etc. 19. ¿Cuáles son las características asociadas a las sustancias en general? I. Composición variable. II. Propiedades independientes de los componen­ tes de origen. III. Punto de fusión constante. IV. Composición definida. V. Mezcla homogénea. Resolución: Se denomina sustancia a la materia pura, debido a que está formado por el mismo tipo de componente: • Átomos • Moléculas (unidades fórmulas) Se caracterizan por: • Posee composición definida. • Punto de fusión o ebullición constante. • En el caso de compuestos, propiedades inde­ pendientes de los elementos origen. Por lo tanto, las alternativas II, III y IV 20. Respecto a los cambios de estados de agregación para el enfriamiento de una sustancia gaseosa en el siguiente orden: I, II y III. (III) I (D (II) GAS LIQUIDO SOLIDO Resolución: Procesos de cambios de estado: (III) Nombres: I. Gas — *■ Líquido: licuación II. Líquido — ►Sólido: solidificación III. Gas — * Sólido: Sublimación inversa o deposición 21. Se tiene una suspensión de arena en una solución acuosa de sal (NaCL). Indique la secuencia de métodos que se debe apli­ car para separar la sal de los otros componentes. Resolución Se prepara una mezcla de los componentes. • H20 • Arena • NaCI El Nací se disuelve en el agua La arena debido a su gran tamaño no se disuelve en agua. Separación: • Filtración: A través de una membrana (papel fil­ tro) se separa la arena. • Evaporación: Por calentamiento se separa el H20 y NaCI. 22. Dadas las afirmaciones: I. Los fenómenos químicos en los seres vivos son estudiados por la química orgánica. II. El primer paso del método científico es el re­ gistro. III. El CO y el C 0 2 no son compuestos orgánicos. IV. La composición química de la Tierra está a car­ go de la geoquímica. ¿Cuáles son verdaderas? Resolución: • La química orgánica estudia los compuestos del carbono. • El método científico se inicia con la observa­ ción. • CO y el C 0 2 son compuestos inorgánicos. • La geoquímica estudia la composición química de nuestro planeta. Por lo tanto, los números III y IV son verdaderas. 23. Calcule el valor de: Q = (megaf(piccO centi Resolución: Q = (1£ f x _ 10_ .-. Q = 1,0 x 102 10"2 24. En un proceso de desmaterialización una partícula discreta se transforma totalmente en una energía de 6,3 x 10“5J. ¿Cuál es su masa?
  • 24. Q u ím ic a ■ 2 5 Resolución: E C2 „ _ 6,3 x 1CT5J m — — ~ z ( 3 x 1 08)2 m = 7,0 x 10 2 2 kg m =7,0 x 10 22 x 103—5— g .-. m = 700 zg 10 25. Convertir 0,000025 TN a fN. Resolución: 0,000025 TN = 2,5 x 10~5TN 0,000025 TN = 2,5 x 10~5x 101 2 N 0,000025 TN = 2,5 x 107- f M 10 1 6 0,000025 TN = 2,5 x 1022fN 26. En el reposo relativo una partícula tiene una masa m0 y cuando alcanza una velocidad “v" (0 < v < c) su masa llega a ser mf. ¿Qué valor debe tener “v” . m„ i H f f - s f - J H F - l * I v f 1 /V i2 8 v 2 /2 - 1 - ( c ) = 9 =* ( c ) = 9 =* c = Q T" v = 2 (T 4 1 )(300000) ... v = 282 000 km/s 27. Respecto a la materia: • La materia no sustancial es energía. • Algunos cuerpos alcanzan la velocidad de la luz. • En el estado plasmático, la materia esta ioniza­ da a altas temperaturas. • El acero es una mezcla formada por Fe, C y Sn. ¿Cuántas afirmaciones son correctas? Resolución: La materia puede ser: sustancial (cuerpo) y no sustancial (energía). La materia está en constante transformación y en permanente movimiento, pero no hay cuerpo alguno que alcance la velocidad de la luz. El cuarto estado de la materia es el estado plasmático (T > 10 000 °C). En este caso la ma­ teria esta ionizada, contiene cationes, electrones libre y algunos átomos neutros. El acero es una mezcla homogénea (aleación) de hierro y carbono. Por lo tanto, tenemos 3 afirmaciones correctas. 28. ¿Qué área tiene, en kilómetros cuadrados, un triángulo de 10 Em de base y 3 cm de altura? Resolución: I. b = 10 Em = 10 x 1018^ = 1016km 103 II. h = 3 cm = 3 x 10 2^ = 3 x 10~5 km 103 III. A = ^ A _ 1016x 3 x 10~5 A 2 .-. A = 1,5 x 10” km2 29. Marque (V) o falso (F), según convenga: I. Los fenómenos químicos se caracterizan por ser temporales e irreversibles. II. Tanto la viscosidad, como la dureza, son pro­ piedades extensivas de la materia. III. El diamante y el grafito son dos formas alotrópi­ cas del carbón de piedra. IV. En la condensación, un vapor se transforma en líquido. Resolución: • Todo fenómeno químico es permanente e irre­ versible. • La viscosidad y la dureza son propiedades que no dependen de la cantidad de materia, por lo tanto son intensivas. • El carbono tiene varias formas alotrópicas, siendo las más importantes el grafito y el dia­ mante. • Cuando a un vapor se le enfría o se le aumenta la presión se condensa y se trasforma en líquido. .-. FFFV 30. ¿Qué energía equivalente le corresponde a una partícula de 2,5 x 1CT2 0 kg? Resolución: Usando la ecuación de equivalencia de A. Einstein: E = me2 E = 2,5 x 1CT2 0 (3 x 108)2 .-. E = 2,25 x 1CT3 J 31. Una muestra de U - 235 DE 20 kg, pierde una mi­ lésima de su masa al experimentar un proceso de fisión nuclear. Determine la energía en joule emiti­ da en dicho proceso. Resolución: Se somete a fisión nuclear 20 kg de uranio (U - 235), donde solo la milésima parte se transforma, es decir: m - 20 1000 m = 0,02 kg El equivalente a energía lo hallamos de:
  • 25. 2 6 ■ C o l e c c i ó n U n ic ie n c ia S a p ie n s E = me E = 0,02(3 X 108)2 E = 1,8 x 101 5J 32. Identifique como cambio físico (F) o químico (Q) según corresponda: I. Formación de la nieve II. Oxidación del metal hierro III. Filtración de una muestra de agua turbia. IV. Sublimación del hielo seco, C 0 2(s) Resolución: I. Formación de nieve (F) Esto ocurre mediante el cambio de estado de­ nominado “sublimación inversa” o deposición del agua, según: F^^ív) --- ► H20 (5) en las nubes en la nieve II. Oxidación del hierro (Q): Por acción del oxígeno (0 2) se forma una nueva sustancia: El óxido. Fe(S ) + 02(g ) — *■ FeO(s) óxido III. Filtración del agua turbia (F): Con la finalidad de separar los sólidos en sus­ pensión, no hay cambio en la identidad de los materiales. IV. Sublimación del hielo seco (F): El C 0 2 sólido pasa directamente a la forma ga­ seosa, según: — * 0O 2(g) Por lo tanto, los procesos son: FQFF 33. Indique ¿Cuántos fenómenos son físicos y cuántos fenómenos son químicos respectivamente? I. Oxidación II. Dilatación del mercurio III. Neutralización IV. Reducción V. Sublimación de la naftalina VI. Descomposición de alimentos VII. Fusión de hielo VIII. Disolver NaCL en H20 . Resolución: En relación a los procesos del problema: I. Oxidación (Q): El material inicial pierde electro­ nes formándose nuevas sustancias (Los óxidos): Fe(s) + 0 2(g) — ►FeO(s| II. Dilatación del mercurio (F): Ocurre modifica­ ción en sus dimensiones: longitud: área, volu­ men, sin perder su identidad. III. Neutralización (Q): Cuando al contacto con otra sustancia anula su comportamiento ácido- base generalmente, como consecuencia se for­ man nuevas sustancias. Ejemplo: Neutralización ácido base: NaOH + HCI — NaCI + H ,0 IV. Reducción (Q): Ocurre por ganancia de elec­ trones: Ejemplo': Reducción en medio ácido (H ) del ion: M n04 + 7 H+ +2 M n04 — — » Mn I_____________7 ~ 5e V. Sublimación de la nafalina (F): Corresponde a un cambio de estado del tipo solido a vapor: VI. Descomposición de los alimentos (Q): Los alimentos se degradan para formar sustancias más sencillas VII.Fusión del Hielo (F): Corresponde a un cam­ bio de estado del tipo: Solido a líquido. VIII.Disolver NaCI en H20 (F): Se forma el agua salada, no hay cambio en la Identidad. Por lo tanto hay 4 fenómenos físicos y 4 químicos. 34. Indique verdadero (V) o falso (F) según correspon­ da: I. Los compuestos químicos son mezclas de ele­ mentos químicos diferentes. II. Toda sustancia tiene propiedades definidas. III. Todo material homogéneo es una mezcla ho­ mogénea. Resolución: I. Falso Se sabe que todo compuesto químico es un tipo de sustancia compuesta (materia pura), está formado por moléculas: H20 , C 0 2, NH3 o unidades fórmula: NaCI, FeO, C aC 03; del mis­ mo tipo no es una mezcla. II. Verdadero Toda sustancia (Elemento o compuesto) por ser materia pura es homogéneo debido a esto pre­ senta propiedades definidas. III. Falso Existen dos tipos de materia homogénea, es decir aquel donde cada porción presenta una composición constante: • Sustancia. • Mezcla homogénea. 35. Considere el proceso en el que se enciende una cocina a “gas" (GLP) para preparar alimentos y responda verdadero (V) o falso (F) las siguientes proposiciones: I. El GLP se encuentra en estado líquido en el balón, pero se gasifica al pasar a la presión at­ mosférica. Este es un cambio físico. II. Con el oxígeno del aire y por medio de una chispa, se inicia la combustión de los compo­ nentes del GLP (propano y butano). Este es un cambio químico. III. La cocción de los alimentos es un cambio fí­ sico.
  • 26. Q u ím ic a ■ 2 7 Resolución: I. Verdadero Debido a la presión en el interior del balón parte del gas esta licuado, al consumirse y bajar la presión regresa a la forma gaseosa. Liquido — * Gas: Gasificación Cambio de estado físico. II. Verdadero En contacto con el oxígeno se quema y produce: GLP + 0 2 — ►C 0 2 + H20 * calor Corresponde a un proceso químico. III. Falso El calor desprendido transforma químicamente a los alimentos (cocción) W F 36. Respecto a las propiedades del metal cobre que se indi­ ca ¿Cuál de ellas corresponde a una propiedad química? I. Su densidad es 8,92 g/ml II. Su punto de fusión es 1803 °C III. Su ductiblidad y maleabilidad es solamente in­ ferior a la de la plata y el oro. IV. Reactividad con el ácido nítrico. Resolución: Propiedades físicas: No alteran la identidad del cobre: • Densidad: 8,92 g/ml. • Punto de fusión: 1803 °C • Ductibilidad y maleabilidad: inferior a la Ag yAu. Propiedad química: Se altera su identidad: • Reactividad frente al ácido nítrico: Cu + H N 03 — Cu(NQ 3)2+ NQ2+ H2Q nuevas sustancias 37. Indique la alternativa que contiene solo propieda­ des físicas intensivas. I. Densidad, oxidabilidad, color. II. Ductibilidad, temperatura, dureza. III. Conductibilidad, inflamabilidad, punto de fusión. IV. Brillo metálico, acidez, fragilidad. Resolución: Las propiedades siguientes son del tipo: Físicas intensivas: • Densidad • Color • Ductibilidad • Dureza • Temperatura. • Conductibilidad • Punto de fusión. • Brillo • Fragilidad. Químicas (Siempre intensivas: • Oxidabilidad. • Acidez • Inflamabilidad Por lo tanto, contiene solo propiedades físicas in­ tensivas: Solo II. 38. Entre las siguientes propiedades de una muestra de oro metálico, indique aquella propiedad extensiva. I. Reactividad frente al oxigeno del aire: Nula. II. Densidad: 20 g/cm3 III. Temperatura de fusión: 1060 °C IV. Volumen de muestra: 200 cm3 V. Color: Amarillo brillante. Resolución: Para una muestra de oro metálico, se tiene: Propiedades no extensivas (intensivas): Su va­ lor es constante así se modifique la cantidad de muestra: • Reactividad con 02: Nula • Densidad: 20 g/cm3 • Temperatura de fusión 1060 °C • Color: Amarillo. Propiedad extensiva: • Volumen: 200 cm3, el cual cambia si modifica­ mos la cantidad de muestra. 39. Indique cuantas propiedades intensivas han sido mencionadas: Generalmente los metales son sólidos cristalinos que se caracterizan porque sus unidades estructura­ les están ordenadas en forma regular, tiene un orden continuo. Dentro de sus características más impor­ tantes podemos mencionar: poseen brillo; tienen alta conductividad eléctrica y térmica. Además, pueden ser transformados a láminas debido a su maleabili­ dad. Generalmente presenta alta densidad. Resolución: Propiedades de ios sólidos: • Brillo • Conducción eléctrica • Conducción térmica • Maleabilidad • Densidad. Todos corresponden a propiedades físicas e inten­ sivas, ya que su valor es constante independiente de la cantidad medida. Por lo tanto, tenemos 5 propiedades intensivas. 40. Indique verdadero (V) o falso (F) según las propie­ dades físicas o químicas: I. La conductividad, maleabilidad, ductibilidad son ejemplos de propiedades físicas. II. La combustibilidad, oxidabilidad son ejemplos de propiedades químicas. III. El color, la digestión, la temperatura son propie­ dades químicas. Resolución I. Verdadero Son propiedades físicas: Conducción (eléctrica o térmica), ductibilidad y maleabilidad (cambio en dimensiones), ya que su determinación no altera la identidad del material.
  • 27. 2 8 ■ C o l e c c i ó n U n ic ie n c ia S a p ie n s II. Verdadero Son propiedades químicas: • Combustibilidad: Quema con oxígeno (02) • Oxidabilidad: Deterioro del material. Debido a que en su determinación se forma nuevas sustancias. III. Falso: El color y la temperatura son propiedades físi­ cas, pero la digestión es química, ya que invo­ lucra un cambio o fenómeno químico. W F 41. Indique verdadero (V) o falso (F) según corresponda: I. Las propiedades intensivas son aquellas que no dependen de la masa. II. La inercia, el volumen, el color son ejemplos de propiedades extensivas. III. Si se mantiene el volumen constante, se puede decir que la presión de un gas es una propiedad extensiva. Resolución: I. Verdadero Una propiedad intensiva es aquella cuyo valor es constante independientemente de la canti­ dad de material empleado. Ejemplo: Densidad del H20 y 1 mL (O = 1 g/mL) t J 10 m L(0 = 1 g/mL) II. Falso: La inercia y el volumen son propiedades exten­ sivas, mientras que el color es intensivo. III Verdadero A volumen constante, la presión del gas en el interior del recipiente es proporcional a su masa, por lo que bajo estas condiciones se tra­ ta de una propiedad extensiva. .-. VFV 42. Indique verdadero (V) o falso (F) a las siguientes proposiciones: I. Los valores de una propiedad física de los com­ ponentes de una mezcla pueden sumarse para obtener el valor de la propiedad para la mezcla. II. Para medir una propiedad química de una sus­ tancia, esta debe de algún modo transformarse. III. El calor de vaporización es una propiedad físi­ ca: mientras que la energía de reacción es una propiedad química. Resolución: I. Falso: En toda mezcla solo son aditivas las propieda­ des que sean extensivas como: • Volumen • Peso, etc. II Verdadero: La medida de una propiedad química involucra necesariamente una reacción química, por lo tanto la transformación del material. III. Verdadero: Las propiedades: • Color de vaporización (cambio de estado), es ' físico. • Calor de reacción, es químico. .-. FVV ® PROBLEMAS DE EXAMEN DE ADMISION UNI PROBLEMA 1 (UNI 2011 - II) Señale la alternativa que presenta la secuencia correc­ ta después de determinar si la proposición es verdade­ ra (V) o falsa (F). I. La materia es transformable en energía. II. Los átomos son indivisibles. III. El peso de un cuerpo se mide con una balanza. A) FFF B) VFF C) FVF D) W F E) V W Resolución: De las proposiciones: I. Verdadero (V) Materia y energía son dos manifestaciones diferen­ tes de un mismo ente. La cantidad total de materia y energía en el universo se conserva y la equiva­ lencia entre estas se da por la expresión. E = me2 II. Falso (F) Los átomos poseen estructura interna. Poseen un núcleo central y electrones en regiones de máxima probabilidad llamadas orbitales atómicos. III. Falso (F) El peso de un cuerpo al ser una fuerza se mide con un instrumento adecuado como un dinamómetro. El peso de un cuerpo depende de la gravedad. Clave: B PROBLEMA 2 (UMI 2012 - 1) Indique el caso que corresponde a una sustancia elemental. A) Cemento B) Agua de mar C) Bronce D) Diamante E) Ácido muriático Resolución: Sustancia elemental: Llamada también sustancia sim­ ple; está formada por átomos que poseen el mismo nú­ mero atómico.
  • 28. Q u ím ic a ■ 2 9 En el caso del diamante, es una forma alotrópica del carbono por lo cual se le considera como una sustancia elemental. Clave: D PROBLEMA 3 (UNI 2 0 1 2 - II) En un bulbo de vidrio se introduce un trozo de fósforo (sólido) y luego se llena de oxígeno; se cierra hermé­ ticamente y se mide la masa inicial del sistema. Con ayuda de una lupa, los rayos solares inciden sobre la mezcla, el fósforo arde y se observan humos; se enfría el sistema y se mide la masa final del mismo. Dadas las siguientes afirmaciones referidas al experi­ mento: I. El humo formado es vapor de agua. II. En cualquier circunstancia: masa inicial = masa final. III. El fósforo ha sufrido un cambio químico. Son correctas: A) Solo I B) Solo II C) Solo III D) I y II E) II y III Resolución: Oxígeno residual Óxidos de fósforo (humos) Fósforo residual Fósforo + 0 2 — H í* Óxido de fósforo Dado que el sistema está cerrado (con tapa) no existe transferencia de masa del sistema hacia el entorno. La suma de masa de sustancias al inicio es igual a la suma de masas de sustancias al final del proceso (Ley de conservación de la masa). Son correctas II y III. Clave: E PROBLEMA 4 (UNI 2 0 1 3 - I) ¿Cuáles de las proposiciones siguientes son correctas? I. Las mezclas se pueden separar en sus compo­ nentes puros empleando solo procedimientos químicos. II. Una mezcla se forma por la unión física de dos o más sustancias entre sí. '‘Q ' O O : Tapa Oxígeno Cambio químico Fósforo t t Limite del sistema III. El cobre metálico puro presenta propiedades dife­ rentes según el mineral del cual se extrae. A) Solo I B) Solo II C) Solo III D) I y II E) II y III Resolución: Una mezcla es la unión de dos o más sustancias que guardan entre ellas una relación de orden físico, es decir, no se combinan. Sus componentes se pueden separar por métodos físicos convencionales y no po­ seen composición definida. Las sustancias que las con­ forman, por el contrario, poseen una composición fija, definida e independiente de su origen; por ejemplo, sin interesar su origen el cobre metálico puro siempre exhi­ birá las mismas propiedades. Clave: B PROBLEMA 5 (UNI 2 0 1 3 - II) En la figura cada tipo de circulo (O, ® ) representa un tipo de átomo diferente, Indique la secuencia correcta después de determinar si la proposición es verdadera (V) o falsa (F). I. Se representa una mezcla de cuatro compuestos. II. Hay dos elementos formado parte de la mezcla. III. La mezcla está formada por cuatro sustancias dife­ rentes. ^ o o 0 8 0 0 0 0 % 9 ) o o § é ? A) W V B) VVF C) VFV D) FFV E) FFF Resolución: I. (F) solo existen 3 compuestos. O ® 0 8 0 <8Q8> II. (F) solo existe un elemento o o III. (V) presenta 4 sustancias o o o ® 0 8 0 0 0 ® .-. FFV Clave: D
  • 29. 3 0 ■ C o l e c c i ó n U n ic ie n c ia S a p ie n s “ ■ ■ n PROBLEMAS PROPUESTOS 1. Respecto a los métodos de separación de los com­ ponentes de una mezcla, indicar la alternativa in­ correcta: A) La destilación se basa en los diferentes puntos de ebullición de los componentes líquidos mez­ clados. B) La filtración se emplea cuando la mezcla es he­ terogénea formada por un sólido disperso en un líquido. C) La cristalización consiste en la precipitación de un sólido a partir de una solución saturada por variación de temperatura. D) La decantación se emplea para líquidos misci- bles. Estos se separan por acción de la grave­ dad, basado en su diferencia de densidad. E) La cromatografía se emplea normalmente para muestras pequeñas de la mezcla a separar. 2. Por medio de la decantación se logra separar C en dos líquidos A y B. El líquido A se puede separar en dos componentes por destilación y B solo se descompone por medios químicos. Según esta in­ formación, determinar qué alternativa es correcta: A) A es una mezcla heterogénea. B) B es un elemento. C) A es un compuesto. D) C es una mezcla heterogénea. E) B es una sustancia simple. 3. ¿Cuál de las siguientes propiedades presentadas a continuación es una propiedad física extensiva del azúcar (C12H220 „)? A) La densidad de 10 g de muestra es 1,58 g/mL. B) Cualquier muestra de azúcar puede ser descom­ puesta para dar carbono, hidrógeno y oxígeno. C) El azúcar es un sólido blanco. D) La longitud promedio de un lado del cristal de azúcar es menos de 1 mm. E) El punto de fusión del azúcar es 185 °C. 4. El volumen específico de una sustancia es el volu­ men por unidad de masa. El volumen específico es un ejemplo de: A) No ser una propiedad de la materia. B) Ser una propiedad química extensiva. C) Ser una propiedad química intensiva. D) Ser una propiedad física intensiva. E) Ser una propiedad física extensiva. 5. Clasificar las siguientes propiedades del berilio metático como físicas (F) o químicas (Q): I. Cuando se encuentra como polvo, sufre igni­ ción emitiendo luz. II. Cuando se encuentra como un bloque de me­ 6. tal, no reacciona con vapor Incluso cuando se encuentra al rojo vivo. III. Tiene una densidad de 1,85 g/mL a 20 °C. IV. Es un metal sólido relativamente suave y de co­ lor plateado claro a 25 °C. A) FQFQ B) FFQQ C) QFQF D) QQQF E) QQFF Las propiedades extensivas se vuelven Intensivas cuando se ponen en referencia a otra magnitud. Por ejemplo la densidad es masa/volumen. Se sabe que la masa sí es una propiedad extensiva, pero se vuelve en Intensiva cuando se expresa en función de otra propiedad, como lo es el volumen indicar cuál(es) de las siguientes propiedades es (son) intensiva(s): I. Hay 20 bombones por caja. II. La cantidad de lapiceros que entran por cartu­ chera. III. La fuerza que es aplicada por superficie de contacto. A) Solo III D) Solo II B) I y II E)Todas C) I y III Con respecto a la materia, señalar lo correcto: I. El movimiento es una condición general en la materia. II. No todos los cuerpos poseen masa. III. Se cumple que la masa es variable. IV. Es todo aquello que tiene masa y ocupa un lu­ gar en el espacio. A) I y IV D) II, III y IV B) I, II y III E) Solo IV C) II y I 8. Determinar qué propiedades son intensivas (I) o extensivas (E): I. Cantidad de calor que un deportista transfiere al entorno. II. Cantidad de energía térmica de un cuerpo. III. Densidad. IV. Temperatura de ebullición de un líquido. V. Temperatura de fusión de un sólido. A) IEIII B) EEIII C)EEEII D) lllll E) IEIEI 9. ¿Cuántos de los siguientes cambios que ocurren son físicos? I. Dilatación de un metal. II. Explosión de la llanta de un carro. III. Sublimación del yodo. IV. Transmutación natural de plutonio en uranio. V. Destilación del petróleo