Bienvenido a la qumica!!!Una ciencia de observacinUna ciencia experimentalUna ciencia de laboratorioUna ciencia interesanteUna ciencia importanteUna ciencia dura

2H2 (g) + O2 (g) = 2 H2O (g) + EnergaEl hidrgeno y el oxgeno son gases diatmicos!El agua puede ser un gas!Se liber energa! Esto es caracterstico de una reaccin Exotrmica sta es una reaccin qumica balanceada!

QUMICAEs el estudio de la materia y sus propiedades, los cambios que experimenta esta materia, y la energa asociada a estos cambios

QumicaOceanografaCiencias AtmosfricasEconomaFsicaMedicinaGobiernoGeologaAntropologaBiologaAstronomaPolticaGenteLa qumica como la ciencia central

Captulo # 1 : Conceptos clave para el estudio de la qumica1.1 Algunas definiciones fundamentales1.2 Artes qumicas y los orgenes de la qumica moderna1.3 El enfoque cientfico: Desarrollo de un modelo1.4 Solucin de problemas de qumica1.5 Mediciones en el estudio cientfico1.6 Incertidumbre en las mediciones: Cifras significativas

Definiciones-IMateria Son las cosas del universo: libros, planetas, rboles, profesores cualquier cosa que tenga masa y volumen.Composicin Es el tipo y la cantidad de las sustancias ms simples que constituyen una muestra.Propiedades Son las caractersticas que cada sustancia tiene y que le dan su identidad nica. Propiedades fsicas Son las que la materia muestra por s misma, sin cambiar o interactuar con otra sustancia (color, punto de fusin, punto de ebullicin, densidad, etc.). Propiedades qumicas Son las que muestra una sustancia a medida que que cambia o interacta con otra(s) sustancia(s) (inflamabilidad, corrosividad, etc.).

Estados de la materia y el mundo que nos rodea

SLIDO La tierra

LQUIDO El agua

GAS La atmsfera

Fig. 1.2

Energa involucrada en cambios de fase SlidoLquidoGasEbullicinCondensacinFusinCongelamientoRequiere energaLibera energa

Definiciones - IIEnerga La habilidad para realizar trabajo!

Energa Potencial Es la energa de un objeto como resultado de su posicin. O la energa de una reaccin qumica.

Energa Cintica Es la energa de un objeto debida a su movimiento.

Fig. 1.3

Experimento de Lavoisier para probar su propuesta de que en la combustin se requiere de un componente del aire.Fig. 1.6

El enfoque cientfico: Desarrollo de un modeloObservaciones : Fenmenos naturales y eventos medidos; aquellos universalmente consistentes pueden ser establecidos como una ley natural.Hiptesis: Propuesta tentativa que explica las observaciones.Experimento: Procedimiento para probar la hiptesis; mide una variable a la vez.Modelo (Teora): Conjunto de postulados que explican los datos obtenidos en experimentos acumulados; predice fenmenos relacionados.Experimento posterior: Prueba las predicciones basadas en el modelo.

Unidades usadas en los clculosLongitud : El largo de un coche es 12 pies, no 12!La altura de una persona es 6 pies, no 6!rea : Una alfombra que mide en pies 3 (ft) por 4 (ft) tiene un rea de: ( 3 x 4 )( ft x ft ) = 12 ft2Velocidad y distancia : Un coche que viaja 350 millas(mi) en 7 horas(hr) alcanza una velocidad de: 350 mi / 7 hr = 50 mi / hr En 3 horas el coche viaja: 3 hr x 50 mi / hr = 150 mi

Cmo resolver problemas de qumica1) Problema: Plantea todos los datos necesarios para resolver el problema.

2) Plan: Aclare lo conocido y lo desconocido. Sugiera los pasos necesarios para encontrar la solucin. Presente un esquema de solucin.

3) Solucin: Los pasos aparecen en el mismo orden general en que fueron planeados.

4) Revisin: El resultado es el esperado o al menos est en el mismo orden de magnitud?

5) Comentario: Informacin adicional cuando sta es necesaria.

Factores de conversin : Factores de Unidad-ILos factores equivalentes pueden ser transformados en factores de conversin dividiendo un lado de la ecuacin entre el otro:1 mi = 5280 ft o 1 = 1 mi / 5280 ft = 5280 ft / 1 mi1 in = 2.54 cm o 1 = 1 in / 2.54 cm = 2.54 cm / 1 inAl convertir un conjunto de unidades en otras, la unidad deseada est en el numerador del factor de conversin , y la unidad vieja se cancela:convertir 29,141 pies en millas29,141 ft x 1 mi / 5280 ft = 5.519 mi

Factores de Conversin - II1.61 km = 1 mi o 1 = 1.61 km / 1 miConvertir 5.519 miles en kilmetros5.519 mi x 1.61 km / mi = 8.89 kmLas conversiones en el sistema mtrico son fciles, como: 1 km = 1000 m y 1 metro (m) = 100 centmetros(cm) y 1 cm = 10 milmetros(mm)Por lo tanto en m y cm:8.89 km x 1000m / 1 km = 8,890 m 8890 m x 100 cm / m = 889,000 cm

Factores de conversin - IIIFactores de conversin mltipleConvertir 3.56 lbs/hr en unidades de miligramos/seg3.56 lbs/hr x (1kg/2.205 lbs) x(1000g/1kg) x (1000mg/1g) x (1hr/60 min) x (1min/60 seg) = 448 mg/seg

Factores de conversin - IVVolumen mtrico a volumen mtrico1.35 x 109 km3 = Volumen de los ocanos del mundo1.35 x 109 km3 x (103 m/1 km )3 x ( 103 litros/1m3) = 1.35 x 1021 litrosFactores de conversin: 1000m = 1km 1000 l = 1m3

Calcular la masa de 1.00 ft3 de Plomo (densidad=11.4g/ml)1.00 ft3 x (12 in/ft)3 x (2.54 cm/in)3 = 28,316.84659 cm3

2.83 x 104 cm3 x 11.4 g/cm3 = 322,620.0000 g

Resp. = 3.23 x 105 g = 3.23 x 102 kgFactores de Conversin - V

Tabla 1. 2 (p. 17) Unidades bsicas SICantidad fsica (dimensin) Nombre de la unidad AbreviaturaMasa kilogramo kg

Longitud metro m

Tiempo segundo s

Temperatura kelvin K

Corriente elctrica amper A

Cantidad de sustancia mol mol

Intensidad luminosa candela cd

Tabla 1.3 Prefijos decimales comunes usados con las unidades SI.PrefijoPrefijoNmeroPalabraNotacinSmboloExponencialteraT 1,000,000,000,000trilln1012gigaG 1,000,000,000billn109megaM 1,000,000milln106kilok 1,000mil103hectoh 100cien102decada 10diez101-------- 1uno100decid 0.1dcimo10-1centic 0.01centsimo10-2milim 0.001milsimo10-3micromillonsimos10-6nanon 0.000000001billonsimos10-9picop 0.000000000001trillonsimos10-12femtof 0.000000000000001cuadrillonsimos10-15

Unidades derivadas SICantidad Definicin de Cantidad Unidad SIrea Longitud cuadrada m2

Volumen Longitud cbica m3

Densidad Masa por unidad de volumen kg/m3

Velocidad Distancia recorrida por unidad m/s de tiempo

Aceleracin Velocidad cambiada por unidad de m/s2 tiempo

Fuerza Masa por aceleracin del objeto kg * m/s2 ( = newton, N)

Presin Fuerza por unidad de area kg/(ms2) ( = pascal, Pa)

Energa Fuerza por distancia recorrida kg * m2/s2 ( = joule, J)

Tabla 1.4 Equivalencias comunes entre el Sistema Ingls y el SIEquivalentesCantidadUnidad SIEquivalentes SI inglesesLongitud1 kilmetro (km)1000 (103) metros0.62 millas (mi)1 metro (m)100 (102 ) centmetros1.094 yardas (yd) 1000 (103) millmetros39.37 pulgadas (in)1 centmetro (cm)0.01 (10-2) metros0.3937 pulgadas

Volumen1 metro cbico (m3)1,000,000 (106) 35.2 pies cbicoscentmetros cbicos(ft3)1 decmetro cbico1000 centmetros cbicos0.2642 galones (gal)(dm3) 1.057 cuartos (qt)1 centmetro cbico0.001 dm30.0338 onzas lquidas(cm3)

Masa1 kilogramo (kg) 1000 gramos2,205 libras (lb)1 gramo (g) 1000 miligramos0.03527 onzas (oz)

Longitud1 milla = 1.61 km1 yarda = 0.9144 m1 pie (ft) = 0.3048 m1 pulgada = 2.54 cm (exactamente!)

Volumen1 pie cbico = 0.0283 m31 galn = 3.785 dm31 cuarto = 0.9464 dm31 cuarto = 946.4 cm31 onza lquida = 29.6 cm3

Masa1 libra (lb) = 0.4536 kg1 libra (lb) = 453.6 g 1 onza = 28.35 gTabla 1.4 (cont.) Equivalencias comunes entre el Sistema Ingls y el SICantidadEquivalente ingls a SI

Algunas relaciones de volumen en el SIFig. 1.9

Fig. 1.10AMaterial volumtrico de vidrio comn en el laboratorio

Algunas cantidades interesantes Fig 1. 11

Ejemplo 1.3El volumen de un slido irregular se puede determinar por la cantidad de agua que desplaza. Una probeta graduada contiene 19.9 ml. de agua. Cuando se agrega una pequea pieza de galena, un mineral de plomo, se hunde y el volumen del agua aumenta a 24.5 ml. Cul es el volumen de la pieza de galena en cm3 y en litros.Vol (ml) = 24.5 ml 19.9 ml = 4.6 mlVol (cm3) = 4.6 ml x 1 cm3/ 1 ml = 4.6 cm3

Vol (litros) = 4.6 ml x 10 3 litros/ml = 4.6 x 10 -3 litros(p. 20)

Problema del principio de ArqumedesProblema: Calcule la densidad de un objeto de metal de forma irregular que tiene una masa de 567.85 g si cuando es puesto en una probeta graduada de 2.00 litros conteniendo 900.00 ml de agua, el volumen final del agua en la probeta es 1,277.56 ml. Plan: Calcule el volumen de acuerdo a los distintos datos descritos en el problema , y calcule la densidad usando la masa dada .

Solucin:Volumen = 1,277.56 ml - 900.00 ml = 377.56 mlDensidad = = = 1. 50 g / ml masa 567.85 gvolumen 377.56 ml

Definiciones - Masa y pesoMasa Es la cantidad de materia que contiene un objeto.kilogram - ( kg ) Unidad bsica de masa en el SI, es un cilindro de platino-iridio resguardado en Pars como un estndar.Peso Depende de la masa de un objeto y de la fuerza del campo gravitacional que lo atrae.

Ejemplo 1.4 - I (p.22)Las comunicaciones internacionales por computadora podrn transmitirse dentro de poco por cables de fibra ptica en el fondo del mar. Si un hilo de fibra ptica pesa 1.19 x 10 -3 lbs/m, cul es la masa (en kg) de un cable hecho de 6 hilos de fibra ptica, cada una lo suficientemente larga para unir Nueva York y Pars (8.84 x 103 km)?.Longitud (km) de FibraLongitud (m) de FibraMasa (kg) de cable1 km = 103 m1m = 1.19 x 10 -3 lb6 fibras = 1 cable2.205 lb = 1 kg

Ejemplo 1.4 - IILongitud (m) de fibra = 8.84 x 103 km x 103m / km = 8.84 x 106 m

Masa (lb) de fibra = 8.84 x 106 m x 1.19 x 10-3 lb / 1m= 1.05 x 104 lb

Masa (lb) de cable = 1.05 x 104 lb / 1 fibra x 6 fibras / 1 cable= 6.30 x 104 lb / cable

Masa (kg) de cable = 6.30 x 104 lb / 1 cable x 1kg / 2.205 lb= 2.86 x 104 kg / cable

Densidades de algunas sustancias comunesSustancia Estado fsico Densidad (g/cm3)HidrgenoGas0.000089OxgenoGas0.0014Alcohol de granoLquido0.789AguaLquido1.0Sal de mesaSlido2.16AluminioSlido 2.70PlomoSlido 11.3OroSlido 19.3Tabla 1.5 (p. 23)

Ejemplo 1.5 - IEl litio (Li) es un slido suave y gris que tiene la menor densidad de los metales. Si un pequeo bloque de litio pesa 1.49 x 103 mg y sus lados miden 20.9 mm by 11.1 mm por 11.9 mm, cul es la densidad del litio en g/ cm3 ?Densidad (g/cm3) de Li(p. 23)

Ejemplo 1.5 - IIMasa (g) de Li = 1.49 x 103 mg x = 1.49 g

Longitud (cm) de un lado = 20.9 mm x 1cm/10 mm = 2.09 cm

Similarmente, los otros lados miden 1.11 cm y 1.19 cm

Volumen (cm3) = 2.09 cm x 1.11 cm x 1.19 cm = 2.76 cm3

Densidad del Li = = 0.540 g/cm32.76 cm31 g103 mg1.49 g

Problema de aplicacin - Densidad de un MetalProblema: El cesio es el metal ms reactivo de la tabla peridica, cul es su densidad si un cubo de 3.4969 kg de Cs tiene lados de 125.00 mm cada uno?Plan: Calcule el volumen de las dimensiones del cubo, y calcule la densidad a partir de la masa y el volumen.Solucin:Volumen = (longitud)3 = (12.500 cm)3 = 1,953.125 cm3longitud = 125.00 mm = 12.500 cmdensidad = = = 1.7904 g/mlmasa = 3.4969 kg x 1000g/kg = 3,496.9 gmasa 3496.9 gvolumen 1,953.125 cm3

Fig 1.12Algunas temperaturasinteresantes

Fig 1.13Temperaturas de congelamiento y ebullicin del aguaPunto de ebullicindel aguaPunto de congelamientodel agua

Escalas de temperatura e interconversionesKelvin ( K ) - La escala absoluta de temperatura comienza en el cero absoluto y slo tiene valores positivos.Celsius ( oC ) La escala de temperatura usada en las ciencias, formalmente llamada centgrada, es la escala ms comnmente usada en el mundo, el agua se congela a 0oC, y hierve a 100oC.Fahrenheit ( oF ) La escala usada comnmente en Estados Unidos para los reportes del clima; el agua se congela a 32oF, y hierve a 212oF.T (en K) = T (en oC) + 273.15

T (en oC) = T (en K) - 273.15T (en oF) = 9/5 T (en oC) + 32

T (en oC) = [ T (en oF) - 32 ] 5/9

Conversiones de temperaturaEl punto de ebullicin del Nitrgeno lquido es - 195.8 oC, cul es la temperatura en grados Kelvin y Fahrenheit?T (en K) = T (en oC) + 273.15T (en K) = -195.8 + 273.15 = 77.35 K = 77.4 KT (en oF) = 9/5 T (en oC) + 32T (en oF) = 9/5 ( -195.8oC) +32 = -320.4 oFLa temperatura normal del cuerpo humano es 98.6oF, cul es sta en grados Celsius y Kelvin?T (en oC) = [ T (en oF) - 32] 5/9T (en oC) = [ 98.6oF - 32] 5/9 = 37.0 oCT (en K) = T (en oC) + 273.15T (en K) = 37.0 oC + 273.15 = 310.2

El nmero de cifras significativas en una medida depende del instrumento de medicinFig 1.15A

Reglas para determinar cules dgitos son significativos Todos los dgitos son significativos, excepto los ceros que se usan slo para posicionar el punto decimal.1. Asegrese de que la cantidad medida tenga un punto decimal.2. Inicie a la izquierda del nmero y siga a la derecha hasta encontrar el primer dgito que no sea cero.3. A partir inclusive de ese dgito, todos los dgitos a la derecha son significativos.Los ceros que terminan un nmero y estn antes o despus del punto decimal son significativos; por tanto 1.030 ml tiene cuatro cifras significativas, y 5300. L tiene tambin cuatro cifras significativas. Debera asumirse que nmeros como 5300 L tienen slo dos cifras significativas. Un punto decimal terminal es a menudo utilizado para clarificar la situacin, pero la notacin cientfica es la mejor!

Ejemplos de dgitos significativos en nmerosNmero - dgitos sig. Nmero - dgitos sig.0.0050 Ldos1.34000 x 107 nmseis18.00 gcuatro5600 ngdos0.00012 kgdos87,000 Ldos83.0001 Lcinco78,002.3 ngseis0.006002 gcuatro0.000007800 gcuatro875,000 oztres1.089 x 10 -6Lcuatro30,000 kguno0.0000010048 ozcinco5.0000 m3cinco6.67000 kgseis23,001.00 lbssiete2.70879000 mlnueve0.000108 gtres1.0008000 kgocho1,470,000 Ltres1,000,000,000 guno

Reglas para cifras significativas en los resultados1. Para multiplicacin y divisin. El nmero con la menor certeza limita la certeza del resultado. Por lo tanto, el resultado contiene el mismo nmero de cifras significativas que haya en la medida que tenga menos cifras significativas. Multiplique los siguientes nmeros: 9.2 cm x 6.8 cm x 0.3744 cm = 23.4225 cm3 = 23 cm32. Para suma y sustraccin. El resultado tiene el mismo nmero de decimales que la medicin con el menor nmero de decimales.Ejemplo sumando dos volmenes 83.5 ml + 23.28 ml = 106.78 ml = 106.8 mlEjemplo sustrayendo dos volmenes: 865.9 ml - 2.8121393 ml = 863.0878607 ml = 863.1 ml

Reglas para redondear nmeros:1. Si el dgito eliminado es mayor que 5, el nmero que le precede sube uno: 5.379 se redondea a 5.38 si quieren conservarse tres cifras significativas y a 5.4 si se requieren slo dos.2. Si el dgito que se elimina es menor que 5, el nmero que le precede queda sin cambio : 0.2413 se redondea a 0.241 si se requieren tres cifras y a 0.24 si se requieren dos.3. Si el dgito eliminado es 5, el nmero precedente sube 1 si es impar y permanece sin cambio si es par: 17.75 se redondea a 17.8, pero 17.65 se redondea a 17.6. Si el 5 es seguido nicamente de ceros, se sigue la regla 3; si el 5 no est seguido de ceros, se sigue la regla 1: 17.6500 se redondea a 17.6, pero 17.6513 se redondea a 17.74. Asegrese de conservar una o dos cifras significativas adicionales a lo largo de un clculo que requiera varios pasos y redondelas nicamennte en el resultado final. (En los problemas de aplicacin y ejemplos de este libro redondeamos en los pasos intermedios del clculo para mostrar el nmero correcto de cifras significativas.)

Errores de precisin y exactitud en mediciones cientficasPrecisin Se refiere a la reproducibilidad o cun cerca estn unas de otras las mediciones de una serie .

Exactitud Se refiere a qu tan prxima est la medida del valor real.

Error Sistemtico -Produce valores que son o bien todos mayores o todos menores que el valor real.

Error Aleatorio -En ausencia de error sistemtico, produce algunos valores mayores y menores que el valor real.

Fig. 1.17