Quimica 1070_ Capítulo 1

7/24/2019 Quimica 1070_ Captulo 1

1/52

TEMA 1:tomos, elementos y molculas


2/52

QUIMICA (la ciencia central)Estudia la composicin de la materia(estructura y propiedades), suscambios (reacciones) y la energaasociada a esos cambios.

LA VIDAES COMPLETAMENTE

QUMICA !rocesos bio"umicos (metabolismo, se#ali$acin molecular) %rganismos &i&os (!l'tora de sustancias "umicas) Enermedades y medicamentos (toinas, ni&eles de biomol'culas,

medicamentos) Qumica aplicada (industrias alimenticia, armac'utica, petrleo y

reinacin, pinturas, ciencia orense)


3/52

SUSTANCIA: Material *omog'neo constituido por un solocomponente, "ue presenta un con+unto de propiedadesnicas y deinidas

MATERIA: Cual"uier cosa "ue ocupa un espacio y tienemasa. -ic*a materia (energamasa) no se crea ni sedestruye. /iene propiedades sicas y "umicas.

PROPIEDADES: Atributos (sicos o "umicos) "ue le dan acada sustancia su identidad nica.


4/52

PROPIEDADES FSICAS: 0on atributos "ue la sustancia muestrapor si misma sin modiicar o interactuar con otra sustancia. 0erelacionan con su estado sico (gaseoso, l"uido y slido) y su

apariencia1 color, densidad, punto de usin, etc. Un cambio sicose produce cuando una sustancia altera su orma y no sucomposicin.

Cambio sico 2 Misma sustancia antes y despu's


5/52

PROPIEDADES !UMICAS: 0on atributos "ue una sustanciamuestra cuando se transorma en o interacta con otrasustancia. !or e+emplo inlamabilidad, eplosi&idad,corrosi&idad, acide$, basicidad, tendencia a la oidacin. 3aeistencia de una propiedad "umica implican rompimiento yormacin de enlaces "umicos (reaccin "umica).


6/52

4Cambio sico o "umico5

1

"

#

$

%

&


7/52

/eora atmicaInicialmente propuesta por los ilsoos

6riegos -emcrito y 3eucipo para eplicarla eistencia de la materia.

-esarrollada y &eriicadaeperimentalmente en los siglos 78III y7I7 por Antoine 3a&oisier, 9o*n -alton y

Amedeo A&ogadro.

Pa't(culas )n*)+)s)les -- +ac(o

.ey *e la conse'+ac)/n *e la masa

.ey *e las 0'o0o'c)ones mlt)0les

.ey *e A+o2a*'o

/oda la materia est: compuesta por :tomos.

tomo: !artcula el'ctricamenteneutra compuesta por un ncleodenso (protones y neutrones), yuna nube electrnica.


8/52

Elementos:unidades b:sicas de la "umica

Un elemento es un :tomo "ueposee un nme'o *e3)n)*o *e0'otones.Este nmero se denominanme'o at/m)co.

CADA TOMO / ELEMENTO TIENE SU PROPIO NMERO DE no,p+ Y e-


9/52


10/52

; t < =.> m; mile < ;.? @m

El ncleo posee alrededor de .B de la masa del :tomo.


11/52

E.EMENTOS 4IO5EN6SICOS 2 A"uellos elementos"umicos "ue orman parte de la materia &i&iente17IDR85ENO, O95ENO, NITR85ENO CAR4ONO

;


12/52

Degla del octetoDegla general "ue epresa "ue los :tomos pe"ue#os(ZF=) tienden a satisacer un nmero de G electrones enla capa eterna de &alencia. 3os :tomos se estabili$ancuando llegan a tener la coniguracin electrnica del gasnoble mas cercano.

6ilbert Heton 3eis (;GBJ;K?)


13/52

Iones3os iones son :tomos neutroso grupos de :tomos "ue *anperdido (catin) o ganadoelectrones (anin), y por lotanto poseen carga el'ctrica.


14/52

Iones poliatmicos


15/52

Mol'culas y compuestos

MO.6CU.A:Combinacin de dos o m:s :tomos por mediode enlaces "umicos (tpicamente co&alentes), ormando unaentidad estable y separable por m'todos sicos (destilacin,cristali$acin, sublimacin, cromatograas, entre otros).

COMPUESTO: Combinacin de dos o m:s :tomos deelementos dierentes.

!t(HL>)FClF


16/52


17/52

F8RMU.A MO.ECU.AR: Epresa el nme'oe?acto *e @tomos *e ca*a elemento "ue est:npresentes en la unidad m:s pe"ue#a de una

sustancia.7" N" 7"O" O" O# 7"O C"7&O7

F8RMU.A EMPRICA: Indica u elementos est:npresentes y la 0'o0o'c)/n 'elat)+a (nmerosenteros) entre ellos. Ho necesariamente correspondeal nmero real de :tomos en una mol'cula.

Compuesto Frmulemp!r"#

$%O% $O

C%$

%C$

C&$'%O& C$%O


18/52

.E DE CONSERBACI8N DE MATERIA: .a cant)*a* *e mate')a

no cam)a *u'ante una 'eacc)/n u(m)ca. El nmero de :tomos enlos reacti&os debe ser igual al nmero de :tomos en los productos..ey *e la conse'+ac)/n *e la masa

.E DE COMPOSICI8N CONSTANTE ;DEFINIDA>: Undeterminado compuesto est: siempre constituido por los mismoselementos en las mismas proporciones.Una molcula *e a2ua s)em0'e t)ene " @tomos *e 7 0o' 1 *eO y na*a mas

.E DE PROPORCIONES M.TIP.ES: 0i los elementos A y reaccionan para ormar dos compuestos, las dierentes masas de "ue se combinan con una masa i+a de A se pueden epresar comouna proporcin de nmeros enteros pe"ue#os.E?)sten *os /?)*os *e co'e: Cu

"

O y CuO

3eyes undamentales de la "umica


19/52

Unidades y sistema m'trico


20/52

Nactores de con&ersinCorresponden a epresiones matem:ticas "ue permiten transormar las unidades

de una &ariable.


21/52

/emperatura

(C 9/5) + 32 = F(F - 32) x 5/9= C C + 273.15 = K


22/52

Ciras signiicati&as-gito "ue no sea cero es signiicati&o

Ceros entre dgito distintos de cero son signiicati&os

Ceros a la i$"uierda del primer dgito distinto de cero no son signiicati&os

Ceros escrito a la derec*a de la coma son signiicati&os

;F>K @g GKJ cm

?=? m K=J; @g

=,==>K g =,=G 3

F,= mg >,=K= dm

Notac)/n c)ent(3)ca


23/52

C:lculos con ciras signiicati&asCuando se reali$an c:lculos se *ace el seguimiento de las ciras signiicati&as de lasoperaciones, de tal orma "ue el 'esulta*o no ten2a mas c)3'as s)2n)3)cat)+as ue los

*atos o')2)nales. 0i *ay ciras signiicati&as de m:s, es necesario redondear elresultado.

A*)c)/n y sust'acc)/n

Mult)0l)cac)/n y *)+)s)/n

C)3'as DECIMA.ESdependen del nmero "ue contenga el MEH%D nmero de ciras

-ECIMA3E0 en la operacin. Lay "ue redondearO

C)3'as SI5NIFICATIBAS dependen del nmero "ue contenga el MEH%D nmero deciras 0I6HINICA/I8A0 en la operacin. Lay "ue redondearO

0i el dgito a remo&er es MAOR ue &, el nmero "ue lo antecede se )nc'ementaen 1

0i el dgito a remo&er es MENOR ue &, el nmero "ue lo antecede no cam)a 0i el dgito a remo&er es &, el nmero "ue lo precede se )nc'ementa en 1 s) ste es

IMPARy se mantiene s)n cam)a' s) ste es PAR.

Re2las 0a'a 'e*on*ea'


24/52

E(#t"tu) * pre#"s"+E9ACTITUD: Cercana o concordancia de un dato respecto al &alor real(actual).

PRECISI8N ;REPRODUCI4I.IDAD>: 6rado de concordancia (cercana)entre con+unto de datos.


25/52

El enlace "umicoRecue'*an la 'e2la *el octeto

3os :tomos buscan satisacer por medio del intercambio de electrones,una coniguracin electrnica estable./odos los elementos buscan tener una coniguracin electrnica de gases nobles.

E?)sten t'es t)0os *e enlaces u(m)cos: I/n)co

Co+alente Met@l)co

Metall)c on*1 sea o electrons


26/52

Prop"e))es )e sust+#"s #o+)"ere+tes e+l#es -u!m"#os

E l " "


27/52

E+l#e "+"#oEl enlace )/n)co ocurre por una at'acc)/n elect'ost@t)ca ent'e el cat)/n yel an)/n "ue resultan del intercambio de electrones de los :tomos. !or logeneral ocurre entre un metal y un no metal.

E l l


28/52

E+l#e #o.le+teEl enlace co+alente ocurre debido a "ue los @tomos com0a'ten elect'onesy crean as un balance estable entre atraccin y repulsin. !or lo general

ocurre entre :tomos con electronegati&idades similares.

E l l"


29/52

E+l#e metl"#oEl enlace met@l)co es en realidad un enlace colect)+o de uer$as electroatracti&as entre los :tomos, en el cual eiste *eslocal)Gac)/n elect'/n)ca y

por lo tanto los electrones pueden mo&erse Plibremente.

P t ) 0")


30/52

Pue+te )e 0")r1e+oEl 0uente *e H)*'/2eno es una interaccin electromagn'tica direccionalatracti&a entre mol'culas polares, en el "ue un @tomo *e H)*'/2eno se

o')enta en *)'ecc)/n *e un @tomo elect'one2at)+o (%, H, N, Cl). En realidadno constituye un enlace "umico real, sino una uerte atraccin dipolodipolo.

23 4 t" ) l 0 5


31/52

23u4 t"po )e e+l#e 0*5

1 " #

$ & %

Cu0%K

J


32/52

Ms mole#ulr

3a masa molecula' (o peso molecular) de un compuesto se calculacomo la suma de las masas de cada elemento multiplicado por elnmero de :tomos de cada elemento.

!uede tener unidades de uma (unidad de masa atmica) si se *abla

de una sola mol'cula (masa rmula), o si se *abla de ; mol demol'culas tiene unidades en g/mol(masa molar).


33/52

4!ero "u' es un mol5En realidad un mol es un nmero; mol < ?.=FF ;=F>

!or deinicin, corresponde al nmero de :tomos"ue se encuentran en ;F g de una muestra pura de

carbono;F (;F

C).

Hmero de A&ogadro NA

3a unidad moles undamental en "umica, dado "ue permite establecerrelaciones de nmeros enteros entre reacti&os y productos en una reaccin"umica.


34/52

C:lculo de pesos moleculares y nmerode moles


35/52

3a reaccin "umicaEn una reaccin "umica, *ay 'u0tu'a *e enlaces y

3o'mac)/n *e nue+os enlaces u(m)cos

Relac)/n esteu)omt')ca:

REACTIVOS PRODUCTOS

! ' t i t 5


36/52

4!ero "u' es este"uiometra5Dama de la "umica "ue estudia las cantidades relati&as de reacti&os y

productos en una reaccin "umica.

En una ecuacin balanceada , las relaciones de los distintos reacti&os y

productos siguen generalmente una relacin de nmeros enteros.

Una cant)*a* esteu)omt')ca es la cantidad ptima de reacti&o, enel cual no *ay eceso ni deiciencia y todo se consume.


37/52

7l+#eo )e e#u#"o+es *rel#"+ este-u"om4tr"#

El balanceo de ecuaciones "umicas se puede reali$ar por inspeccino usando un m'todo algebraico.

C4H10 + O2 CO2 + H2O

a A + b B c C + d D

NH4NO3 N2O + H2O


38/52

E8er#"#"os )e 9l+#e *rel#"+ este-u"om4tr"#


39/52

T"pos )e re##"+

Reacc)ones *e com)nac)/n: -os reacti&os se combinan para ormarun solo producto. Muc*os elementos reaccionan de esta manera para ormarcompuestos.

" M2 K O" "M2O

Reacc)ones *e *escom0os)c)/n: Un solo reacti&o se rompe paraormar dos o m:s sustancias. Muc*os compuestos reacciona de estamanera al calentarse.

"LClO# "LCl K # O"

Reacc)ones *e *es0laGam)ento: Uno de los componentes de unreacti&o se intercambia por uno de los componentes del otro reacti&o.

"Na4' K Cl" "NaCl K 4'"

D i l i i


40/52

Deacti&o lmite, reacti&o en eceso

6asolina R ogeno diido de carbono R agua CGL;GR %FS C%FR LF%

;. 4Cu:l es el reacti&o en eceso5

F. 4Cu:l es el reacti&o lmite5

R

4Cu:l es el reacti&o en eceso54Cu:l es el reacti&o lmite5


41/52

Pro9lems


42/52

4Cu:ntos gramos de Ha>!%Kpueden producirse por lareaccin de F,J ;=F>mol'culas de L>!%Kcon ecesode Ha%L5

4Cu:ntos moles de HaCl pueden producirse por lareaccin de F,= moles de Ha%L con >,= moles de LCl5

4Cu:ntos gramos de !bIF pueden prepararse alreaccionar =,F>J moles de !b(H%>)Fy =,K>F moles deHaI5

4Cu:ntos gramos de Ca(Cl%K)Fse obtienen a partir de;F,J g de Ca% con BJ,= g de LCl%K5

1

"

#

$


43/52

Ren*)m)ento *e una 'eacc)/n y)el*:Corresponde a la ra$n entre la cantidad de producto obser&adocon respecto a la cantidad terica de producto.


44/52

El titanio es un metal uerte, ligero y resistente ala corrosin, "ue se utili$a en la construccin dena&es espaciales, a&iones, motores paraa&iones y estructuras de bicicletas. 0e obtienepor la reaccin de /iClK con Mg undido entreJ=;;J=TC.

T)Cl$;2> K M2;l>

T);s> K M2Cl" ;l>

En una operacin industrial se *acen reaccionar >,JK ;=Bg de /iCl

K

con ;,;> ;=Bg de Mg.;. alancee la ecuacinF. Calcule la cantidad terica ormada de /i en gramos>. Calcule el porcenta+e de rendimiento si en realidad

se obtienen B,; ;=?g de /i


45/52

Ecuaciones inicas

Cuando las sustancia constitudas por iones sedisuel&en en el agua, los iones disueltos se comportande manera independiente. !ueden eperimentarreacciones especicas sin importar "ue otros iones

est'n presentes (se llaman espectadores).

4aCl" K Na"SO$ 4aSO$;s> K "NaCl

4aK" K " Cl K " NaK K ;SO$>" 4aSO$;s> K "NaK K " Cl

4aK" K ;SO$>" 4aSO$;s>


46/52

H d id i


47/52

Cl ;CO#>"

NMERO DE O9IDACI8N (Estado de

oidacin)1 Corresponde a la carga "ue resulta alconsiderar los enlaces co&alentes como enlacesinicos. nicamente corresponden a cargasreales de los :tomos en los compuestos inicos.

Ho. o. O

F

Ho. o. C

RK

Ho. o. Cl

1

Hmero de oidacin

Re2las 0a'a *ete'm)na' nme'o *e o?)*ac)/n: El nmero de oidacin de un elemento en su orma elemental es cero. El nmero de oidacin de un ion monoatmico es igual a su carga. En compuestos binarios, el elemento con la mayor electronegati&idad se le asigna un

nmero de oidacin negati&o igual a su carga en compuestos inicos simples. 3a suma de los nmeros de oidacin es igual a cero para un compuesto el'ctricamente

neutro, y es igual a las carga total para una especie inica.

Eem0los1

7"S

Ho. o. 7

K1

Ho. o. S

"

P"O&

Ho. o. P

K&

Ho. o. O

"


48/52


49/52

E+ercicios

A Dete'm)ne el nme'o *e o?)*ac)/n *e @tomossu'aya*os en los com0uestos s)2u)entes:;. HF F. CLK>. MnF%BK. L>%> J. L%Cl ?. NeF%>B. HaF0%K G. LF%F . HaLC%>;=. %FNF ;;. HaI%> ;F. U%FFR

4 In*)ue los esta*os *e o?)*ac)/n *e los elementos uesu3'en un cam)o en el esta*o *e o?)*ac)/n:

F. F VI R NF S FVN R IF>. Mn%FR KLCl S MnClFR ClFR FLF%

K. FLF%FS %FR FLF%

J. FCLK R %F S FCL>%L

?. JNeFRR Mn%KR G LRS JNe>RR MnFRR KLF%

%idacin y reduccin


50/52

%idacin y reduccinO9IDACI8N1 !'rdida de e(aumento en el nmero deoidacin). 3a especie "ue seoida es el agente reductor.

REDUCCI8N1 6anancia de e(disminucin en el nmero de

oidacin). 3a especie "ue sereduce es el agente oidacin.

alanceo de ecuaciones redo


51/52

alanceo de ecuaciones redo1 Esc')a la ecuac)/n no alancea*a *e la 'eacc)/n en 3o'ma )/n)ca" Esc')a la *os sem)ecuac)ones: *e o?)*ac)/n y *e 'e*ucc)/n# 4alance ca*a ecuac)/n *e acue'*o con el nme'o, la natu'aleGa

*el @tomo y su ca'2a$ Me*)o @c)*o: 0i se lle&a a cabo la reaccin en medio :cido se

adicionan LF% y LRpara balancear los % y L, respecti&amente. ElLF% se adiciona al lado opuesto donde alten los % y los LRen la parte

altante de los LMe*)o @s)co: 0i se lle&a a cabo en medio b:sico se adicionan LF% y%Lpara balancear los % y L, respecti&amente. El LF% se adiciona allado donde est:n presente los % y los %Len la parte altante.

& Se suman las *os sem)ecuac)ones y se alancea la ecuac)/n 3)nal0o' )ns0ecc)/n 3os electrones en ambos lados de la ecuacin se

deben cancelar. 0i las semiecuaciones contienen dierente nmero deelectrones, se multiplican las semiecuaciones para igualar el nmerode electrones.

% Se +e')3)ca ue la ecuac)/n conten2a el m)smo t)0o y nme'o *e@tomos, as( como las m)smas ca'2as en amos la*os *e laecuac)/n

E+ercicios de balanceo de


52/52

E+ercicios de balanceo deecuaciones redo

a. Cr(%L)>R rFCr%KFR rin basic solution

b. %FR 0b LF%FR 0b%Fin basic solution

c. LC%%L R Mn%K C%F R MnFR in acidic solution

d. Cl%F Cl%FR Clin acidic solution

I

II

Quimica 1070_ Capítulo 1

Documents

Transcript of Quimica 1070_ Capítulo 1