Unidad 01 fundamentos_química

TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICO
Instituto Tecnológico de Ciudad Valles
Subdirección Académica
Fundamentos de Química
M en C Habacuc Lorenzo Márquez
Ing. Gestión Empresarial

Unidad 1
Conceptos básicos de Química
1.1 Materia: Estructura, composición, estados de agregación y
clasificación por propiedades.
1.1.1 Sustancias puras: elementos y compuestos.
1.1.2 Dispersiones o mezclas.
1.1.3 Caracterización de los estados de agregación:
sólido cristalino, líquido, sólido, vítreo y gel.
1.1.4 Cambios de estado.
1.1.5 Clasificación de las sustancias naturales por semejanzas
en: propiedades físicas, propiedades químicas.

¿Qué es la química?
-Lluvia de ideas.
Morris et al., Fund. Química

¿Qué es la química?
-Definiciones elegantes.
Es la ciencia de la composición, estructura, propiedades y
reacciones de la materia, en especial de los sistemas
atómicos y moleculares.
Ciencia que estudia la composición de la materia y
los cambios de composición que esta sufre.

1.1 Materia
¿Qué es la materia?
¿Alguna idea?
Cualquier cosa que
tenga masa y ocupe
espacio.
Puede ser:
Intangible o invisible

Estados físicos de la Materia

Solidos
1. Tienen forma y volumen bien definidos.
2. Sus partículas se conservan rígidamente una junto a la otra.
3. Su forma no depende del recipiente que la contenga. (Ejemplos).
4. Siguen patrones geométricos regulares, repetitivos y tridimensionales.
1. No tienen orden regular alguno.
2. No tienen patrones geométricos regulares, repetitivos y tridimensionales.
3. Amorfo = sin forma. (Ejemplos)
Solidos amorfos

Líquidos
1. Tienen volumen definido.
2. No tienen forma.
3. Sus partículas esta unidas entre sí, firme, pero no rígidamente. (Unidas por intensas fuerzas de
atracción).
4. Su forma depende del recipiente que los contenga.
Gases
1. Tienen volumen indefinido.
2. No tienen forma fija.
3. Sus partículas se mueven de forma independiente una de la otra.

Diagrama de fases H2O Diagrama de fases CO2

Sustancias y mezclas
Es un tipo especial de materia, con composición definida y fija. A veces a la sustancia se le
llama sustancia pura, y es un elemento o un compuesto.
Algunos ejemplos comunes de elementos son el cobre, el oro y el oxígeno. Entre los
compuestos más conocidos tenemos la sal, el azúcar y el agua.
¿Elemento?
Unidad fundamental
No puede ser descompuesto mediante una
reacción química

AI eliminar una muestra de materia, podemos clasificarla como:
1. Homogénea: La materia homogénea tiene aspecto uniforme y tiene las mismas
propiedades en toda ella.
2. Heterogénea: La materia formada por dos o más fases físicamente distintas es
heterogénea.

Una fase es una parte homogénea de un sistema, separada de otras partes mediante
fronteras físicas.
Un sistema es, simplemente, el conjunto de la materia que se considera. Siempre que
tengamos un sistema en el que existan fronteras visibles entre sus partes o componentes, ese
sistema tendrá́ más de una fase y será́ heterogéneo.

Una sustancia pura puede existir en forma de distintas fases en un sistema
heterogéneo.
Por ejemplo, el hielo que flota en el agua es un sistema de dos fases,
formado por agua solida y agua liquida. El agua de cada fase tiene la misma
composición, pero como en el sistema están presentes las dos fases, el
sistema es heterogéneo.

Una mezcla es un material que contiene dos o más sustancias y puede ser
homogénea o heterogénea. Las mezclas tienen composición variable.
Si agregamos una cucharada de azúcar a un vaso con agua de inmediato
se forma una mezcla heterogénea

Ejemplos
1. Aire
2. Minerales
3. Suelo
Ejemplos propuestos por la clase:

Un elemento es una sustancia
fundamental o elemental que no se puede
descomponer para formar sustancias más
simples, usando medios químicos. Los
elementos son las piedras constructivas
de todas las sustancias

Se numeran en orden de complejidad creciente, comenzando con el
hidrógeno que tiene el número 1. De los primeros 92 elementos, sabemos
que 88 se encuentran en la naturaleza. Los otros cuatro, que son el
tecnecio (43), el prometio (61), el astato (85) y el francio (87), no se
encuentran en la naturaleza o su existencia es tan solo transitoria durante
la desintegración radiactiva.

Si pudiéramos tomar una pequeña porción de un elemento, por ejemplo de
cobre, y dividirla y subdividirla en partículas cada vez más pequeñas,
llegaríamos finalmente a una unidad de cobre que ya no podríamos dividir. A
esta partícula mínima que puede existir de un elemento se le llama átomo,
siendo también la unidad mínima de un elemento que puede participar en
una reacción química

La mayor parte de las sustancias se puede descomponer en dos o más
sustancias más simples. El agua se puede descomponer en hidrógeno y
oxígeno. El azúcar se puede descomponer en carbono, hidrógeno y oxígeno.
La sal de mesa se descompone con facilidad en sodio y cloro. Sin embargo,
un elemento no se puede descomponer y formar sustancias más simples
mediante los métodos químicos ordinarios.

Preguntas

PROPIEDADES DE LA MATERIA

Las sustancias que podemos observar
en la naturaleza se dividen en sustancias
puras y mezclas.

ley de Lomonósov-Lavoisier
1748-1785

REACCIONES QUÍMICAS

CLASIFICACIÓN DE LAS REACCIONES QUÍMICAS

Estados de agregación de la materia
La agencia espacial estadounidense (NASA), está
especialmente interesada en investigar y conocer la
composición de nuestro Universo y más
concretamente la composición de los planetas de
nuestro Sistema Solar, por ese motivo ha puesto en
orbita varias sondas espaciales. De todas ellas, ha
sido la llamada Galileo la que nos ha proporcionado
una información más útil, descubriendo que el planeta
Mercurio está formado, casi en su totalidad, por
materia en estado sólido, Júpiter y Saturno están
formados por materia en estado gaseoso y la Tierra, el
planeta en que habitamos está formado por los tres
estados de la materia: sólido, líquido y gaseoso.

Si observamos nuestro entorno, comprobaremos que estamos rodeados de
materia, así́, por ejemplo, el aire que respiramos, la silla sobre la que nos
sentamos, la ropa que nos viste, la comida que nos alimenta, el agua que
bebemos etc., todo ello es materia.

Agua ejemplo clásico

Una propiedad
importantísima de la
materia es la densidad.
No debes olvidar que
esta propiedad mide la
relación entre la masa y
volumen de las
sustancias permitiendo
distinguir unas de otras
con suma facilidad,
sobre todo las que se
encuentran en estado
sólido y líquido
Hexafloruro + oxigeno

Ejemplo
Para comprobar si un anillo es de oro puro calculas de forma exacta el
volumen de agua que desplaza al sumergirlo en un vaso con agua y mides.
Obteniendo como resultado 1,5 cm3. Posteriormente, al pesarlo, obtienes un
valor de 19,5 g. Sabiendo que la densidad del oro es aproximadamente de
18,9 g/cm3, ¿es de oro en realidad el anillo?

La materia, en cualquiera de sus tres estados, tiene una serie de
propiedades características o independientes, como son:

TEORÍA CINÉTICO-MOLECULAR DE LA MATERIA
La materia está formada por átomos, partículas o moléculas que se
mantienen unidos entre sí por «fuerzas de atracción».
La Teoría cinético - molecular, que explica el comportamiento y los posibles
estados de agregación de la materia, se apoya en dos postulados:
1.Las partículas que componen la materia están en movimiento continuo.
2.Cuanto mayor es la temperatura, mayor es su movimiento.
Con estos dos principios se puede explicar los estados de agregación en que
se presenta la materia.

ESTADO SÓLIDO
El estado sólido se caracteriza porque
las partículas que lo componen están
muy juntas y en posiciones más o
menos fijas; esto hace que la distancia
entre las partículas prácticamente no
varié.
Ello es debido a que las fuerzas de
atracción son muy intensas y las
partículas sólo tienen libertad para
realizar pequeñas vibraciones y por eso
los sólidos tienen forma y volumen
constantes
Sólidos

ESTADO LÍQUIDO
En este estado, las fuerzas entre las
partículas son más débiles que en el caso
anterior, lo que permite que las partículas
tengan cierta libertad de rotación y
traslación, además de la vibración; pueden
deslizarse unas sobre otras y mantener,
entre ellas, una distancia media constante
sin ser fija.
Por eso los líquidos, a diferencia de los
sólidos, adoptan formas variables, según el
recipiente que los contiene y además
pueden fluir con facilidad. Su similitud con
los sólidos se basa en que, al igual que
aquéllos, son difícilmente compresibles y

ESTADO GASEOSO
La palabra gas deriva del término «caos,
desorden».
En el estado gaseoso las fuerzas de
atracción son prácticamente nulas y las
partículas adquieren una movilidad total de
vibración, rotación y traslación, siendo la
distancia entre ellas mucho mayor que la
que tienen en estado sólido o líquido y,
además, variable en todo momento.
Los gases, a diferencia de sólidos y
líquidos, se pueden comprimir o expandir
fácilmente y, además, adoptan la forma del
recipiente que los contiene, ocupando todo
el volumen disponible

¿POR QUÉ EL AGUA DEL FONDO DE LOS LAGOS Y RÍOS NO SE
CONGELA?

¿POR QUÉ LAS BALLENAS NECESITAN DE LOS CAMBIOS DE
ESTADO PARA SUBSISTIR?

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