Conceptos básicos de Química

Conceptos Básicos de Química

                                                                                          3er. Año de Secundaria

Observa atentamente el vídeo "La química y la vida", luego haz una breve descripción de la importancia de la Química en: 

    - La cocina y la alimentación.

    - Mejora de la higiene y la salud. 

    - Los avances tecnológicos. 

    - Los medios de transporte.

    - La protección del medio ambiente.

Vídeo la química y la vida

Química Conceptos BÁSICOS. 

                                                                              
                                      Aquí                                      

         

     1.    Materia y Energía

Todo lo que nos rodea, incluidos nosotros mismo, está formado por materia y energía. El aire, los alimentos, el agua, los seres vivos son formas de materia y energía. Por ello es fundamental revisar algunos conceptos fundamentales de la química relacionados con la materia.

La materia es todo aquello que ocupa un lugar en el espacio y tiene masa. Algunos conceptos que usamos cuando nos referimos a ella son la masa, el peso y el volumen: la masa es una medida de la cantidad de materia que tiene un objeto; el peso está definido por la fuerza que ejerce la gravedad sobre un objeto y el volumen es el espacio ocupado por la masa del objeto.

La energía es la capacidad que tiene la materia de transferir calor o realizar un trabajo. El calor es la energía que se transmite entre dos cuerpos como consecuencia de su diferencia de temperatura, siempre pierde energía el cuerpo más caliente y la gana el más frió.

Se realiza trabajo sobre un cuerpo cuando este se desplaza bajo la acción de una fuerza que actúa total o parcialmente en la dirección del movimiento.

1.1.  Transformaciones físicas y químicas

La materia es susceptible a transformaciones físicas y químicas. Por lo tanto, es importante diferenciar estos cambios.

1.1.1.     Estados físicos de la materia

La materia se presenta en tres estados de agregación: sólido, líquido y gaseosa. Actualmente se considera un cuarto estado que es el “plasma”. Estos estados obedecen fundamentalmente a la energía de movimiento o energía cinética de las moléculas que conforman dicha materia y a la forma de agregación de las mismas. En la tabla se presentan las características de dichos estados:

ESTADOS DE AGREGACIÓN	SÓLIDOS	LÍQUIDOS	GASES
Volumen	Definido	Definido	Indefinido
Forma	Definido	Indefinida	Indefinida
Compresibilidad	Despreciable	Muy poca	Alta
Atracción entre moléculas	Muy fuerte	Media	Casi nula

1.1.2.     Cambios físicos de la materia

Son aquellos cambios que no generan la creación de nuevas sustancias, lo que significa que no existen cambios en la composición de la materia, como se ve en la siguiente figura:

1.1.3.     Cambios de estado de la materia

Son las modificaciones que sufre la materia por acción de ciertos factores del ambiente, como por ejemplo la temperatura.

1.1.4.     Cambios químicos de la materia

Son aquellos cambios en la materia que originan la formación de nuevas sustancias, a través de reacciones químicas. Por ejemplo, formación de ácido clorhídrico a partir de la reacción de cloro (Cl) e hidrógeno (H).

1.2. Ley de la conservación de la masa- energía

En el momento de ocurrir un cambio físico o químico en una sustancia ¿existe pérdida de masa y/o energía?

Antoine Laurent Lavoiser (1743- 1749) y James Prescott Joule (1818-1889) dedicaron parte de su trabajo científico a la solución de este problema, llegando a la conclusión de que en las reacciones químicas y en los cambios físicos las masas de las sustancias participantes no se crean ni se destruyen, solo se transforman; esta conclusión se conoce con el nombre de Ley de la conservación de la masa.

La suma de los reactivos es igual a la suma de los productos. La masa de los reactivos no se destruyó, estos se combinaron y se transformaron en una nueva sustancia.

Esta manifestación de la materia es importante en las transformaciones químicas, ya que siempre existen cambios en clase y cantidad de energía, asociados a cambios de masa. La energía (E) se define como la capacidad de producir trabajo, donde trabajo significa mover la masa para vencer la fuerza. Actualmente, la energía es considerada como el principio de actividad interna de la masa.

1.2.1. Ley de la conservación de la energía

Establece que “la energía del Universo se mantiene constante de manera tal que no puede ser creada ni destruida y si cambiar de una forma o clase a otra”. En principio, solo hay dos tipos de energía: la potencial y la cinética con la transformación de estas, ocurren otras manifestaciones.

La energía potencial es la energía almacenada, en una partícula, debido a su posición dentro de un campo de fuerzas eléctricas magnéticas o gravitatorias. Mientras que la energía cinética es la energía que poseen los cuerpos en movimiento o bien la energía debida a una partícula en virtud de su velocidad.

1.2.2. La energía en las reacciones químicas

En general, cuando se forma una sustancia estable (que perdura en el tiempo) a partir de sus elementos, se libera energía, normalmente en forma de energía térmica. Por el contrario, para destruir una sustancia estable, se necesitara aportar energía. Según el balance energético las reacciones se clasifican en:

§  Reacciones endotérmicas: es aquella que necesita un aporte de energía para producirse. Ejemplo: descomposición del clorato potásico para obtener cloruro potásico y oxígeno.

§  Reacciones exotérmicas: es aquella que libera energía térmica mientras se produce. Ejemplo: combustión de butano para obtener energía térmica para calentar agua.

1.4. Propiedades químicas y físicas

Las sustancias se caracterizan por sus propiedades individuales, las que pueden ser físicas y químicas. Para diferenciar las muestras de diferentes tipos de materia se determinan y se comparan estas propiedades.

1.4.1. Propiedades químicas

Son las que exhiben la materia cuando experimentan cambios en su composición. Por ejemplo: el metano gaseoso se quema en presencia de oxígeno gaseoso para formar dióxido de carbono y agua, describe un cambio químico del metano, reacción de combustión. Después del cambio, los gases originales, metano (CH4) y oxígeno habrán desaparecido y todo lo que quedara será dióxido de carbono (CO2) y agua.

1.4.2. Propiedades físicas

Se observan en ausencia de cualquier cambio de la composición. Se pueden medir y observar sin modificar la composición o identidad de la sustancia. El color, la densidad, la dureza, el punto de fusión, el punto de ebullición y la conductividad eléctrica o térmica son propiedades físicas.

Algunas propiedades como la temperatura y la presión dependen de las condiciones bajo las que se miden. Por ejemplo, el agua es un sólido (hielo) a bajas temperaturas pero es líquida a temperaturas más altas y a temperaturas aún mayores es un gas (vapor). Cuando el agua pasa de un estado a otro, su composición es constante.

1.4.3. Propiedades extensivas e intensivas

Las propiedades de la materia se pueden clasificar también en propiedades intensivas o extensivas. Las extensivas dependen de la cantidad de la materia, por ejemplo el volumen y la masa porque dependen de la cantidad de materia contenida en una muestra estudiada. Las intensivas no dependen de la cantidad de materia, por ejemplo el color y el punto de fusión son los mismos para una muestra pequeña que para una grande.

Actividades

1.     Basándose en las modificaciones que sufren los materiales, clasifique los cambios como físicos o químicos.

a) oxidación de un clavo

b) fermentación del jugo de uva para producir vino

c) prensado de las uvas para extracción de su jugo

d) soplado de una burbuja de jabón            

2.      Explica porque una sustancia es prácticamente imposible de comprimir si está en el estado sólido mientras es muy compresible si está en estado gaseoso.

3.     ¿Qué propiedades del cloro son físicas o químicas?

a) su densidad

b) reacciona con el sodio

c) su punto de ebullición

d) reacciona con el hidrógeno

4.      Para cada uno de los siguientes procesos, indicar si corresponden a cambios químicos o físicos.

a) obtención de limaduras de hierro

b) la leche se pone agria si se deja en una habitación caliente

c) el nitrógeno se congela a -210°C

d) el hidrogeno reacciona con oxígeno para generar agua

e) fermentación del vino

f) agriamiento o “corte” de la leche

5.     Expliquen el siguiente enunciado: “un globo lleno de helio se desinfla con mayor rapidez que uno lleno de aire de tamaño inicial comparable”.