Quimica Cosntruccion

UNIDAD1. FUNDAMENTOS DE QUIMICA GENERAL. (Introducción al curso )

Definición de Química.

La Química es una ciencia que estudia las propiedades, la composición, la estructura y los cambios que experimenta la materia.

Se analizarán algunos aspectos comprendidos en la definición de Química.

- Materia: el término sustancia material corresponde a todas las cosas que reúnen las características de ocupar un espacio y de tener una masa.

- Propiedades: es el conjunto de características de un cuerpo que pueden servirnos para definirlo y diferenciarlo. Entre éstas distinguimos unas físicas y otras químicas.

- Composición: es la distinción de elementos, compuestos, etc., que componen una mezcla, ya sea de modo cualitativo como cuantitativo.

- Estructura: estudia la distribución en el espacio de los átomos que componen las distintas materias.

- Cambios: se refiere a la obtención de nuevas sustancias a partir de materias primas iniciales.

Método Científico

El método de la ciencia es un camino de doble dirección: el inductivo, que partiendo de los hechos individuales y concretos, nos conducen hasta leyes generales que los interpretarán y el deductivo que desde los principios generales nos llevará a explicar cada caso particular. El método científico es un enfoque general a los problemas que implica hacer observaciones, buscar patrones en las observaciones, formular hipótesis para explicar las observaciones y probar esas hipótesis con experimentos adicionales. Las hipótesis que resisten tales pruebas y demuestran su utilidad para explicar y predecir un comportamiento, reciben el nombre de teorías.

LA MEDICIÓN Y EL CÁLCULO.

La Química incluye medidas y cálculos. Es una ciencia cuantitativa. Al describir las propiedades de un material, es conveniente medir la propiedad y expresar cuantitativamente el resultado. Para realizar una medida, tenemos que cumplir con tres requisitos:

- Debemos conocer exactamente lo que tratamos de medir.

- Debemos tener algún estándar con el cual comparar lo que se está midiendo.

- Debemos tener algún método para hacer esta comparación

Sistema Internacional (SI)

El sistema SI tiene 7 unidades fundamentales de las cuales se derivan todas las demás. En la siguiente tabla se listan dichas unidades y sus símbolos:

Es de nuestro interés en la Química conocer con detalle los siguientes:

MASA

Es la medida de la cantidad de materia contenida en un objeto. La unidad SI para masa es el kilogramo (kg) .En laboratorio se usa generalmente la unidad de gramo (g).

Se mide con la balanza.

VOLUMEN

Es la medida del espacio que ocupa un cuerpo y corresponde a una unidad derivada del SI, siendo el metro cúbico (m3)

En el laboratorio se usan dos submúltiplos; el decímetro cúbico que llamamos litro (L) y el centímetro cúbico (cm3) o mililitro (ml). Para medir volúmenes se emplean instrumentos como la probeta, pipeta o bureta.

DENSIDAD

Es la medida de masa (m) de una sustancia contenida en una unidad de volumen (V). La unidad SI para densidad es kilogramo por metro cúbico (kg/m3), pero en el laboratorio de química se utiliza el gramo por centímetro cúbico (g/cm3 ), o su equivalente, gramo por mililitro (g/ml). Para medir densidades se utilizan instrumentos como el densímetro.

TEMPERATURA

Es la medida de la energía promedio de las moléculas que componen un cuerpo. La unidad SI es el kelvin (K), aunque habitualmente utilizamos la escala Celsius (a.C.) y en algunos países, la escala Fahrenheit (s.f.). Las equivalencias entre las distintas unidades de temperatura son las siguientes:

PRESION

Es una medida de la fuerza ejercida sobre una unidad de área. Es una unidad derivada del SI que se expresa en páscales (Pa), es decir, la presión de un Newton por metro cuadrado (N/m2). En química, se usa habitualmente la unidad llamada atmósfera (atm), que corresponde a la presión que soporta una columna de mercurio de 760mm de altura al nivel del mar. Por ello, se expresa la presión en milímetros de mercurio (mm Hg), presión que ejerce una columna de aire al nivel del mar. La equivalencia entre estas unidades es:

1atm = 101.325 Pa = 760mm Hg

MOL

Es la cantidad de sustancia que contiene tantas entidades elementales como átomos hay en 12 gramos de carbono. Una entidad elemental es cualquier particula, por ejemplo, iones, átomos y moléculas. Un mol corresponde numéricamente a 6.02x1023 particulas.

1mol = 6.02x1023 partículas

APLICACIONES DE LAS UNIDADES

CALCULO DE MASA

Más de las tres cuartas partes de la superficie de la Tierra están cubiertas de agua. Se estima que de los 1.4x1021 kg de agua que hay en la tierra, el 97.3% forma parte de los océanos y no es apta para la bebida. La porción utilizable por el hombre es solo de un 0.36% aproximadamente, que equivale a unos 1018 kg de agua. A través de distintas mediciones, los químicos han establecido que en 100.0g de agua, hay 11.2g del elemento hidrogeno y 88.8g de oxigeno. Calcula que masa de hidrogeno que habrá en la masa de agua que puede beberse.

De los datos que entrega el problema discriminamos cuales son los necesarios para calcular la masa de hidrogeno que hay en la porción de agua bebible, es decir, en los 1018 kg.

Si observamos con cuidado, la pregunta nos ofrece información que no interesa para llegar a la respuesta; la porción de agua que cubre la Tierra, la masa total de agua, el porcentaje de agua salada y la masa de oxigeno en 100g de agua

Masa de agua dulce Masa de hidrogeno en 100g de agua

1018 kg 11.2g

Si sabemos que por cada 100g de agua hay 11.2g de hidrogeno, para obtener la respuesta basta plantear una proporción respecto de la masa de agua dulce.

Establecemos la proporción, pero antes expresamos todos los valores de masa en la misma unidad de medida. Aplicando el factor de conversión correspondiente, convertimos la masa de 1018 kg en gramos:

Reemplazando este valor en la proporción y despejando la incógnita, tenemos

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