Materia, energía y cambios

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<ul><li> 1. 2012Materia, Energa y Cambios Manuel Acevedo Daz Universidad Autnoma de Zacatecas Unidad Acadmica Preparatoria Plantel V 21/12/2012I</li></ul><p> 2. ContenidoINTRODUCCIN ................................................................................................................... - 1 -OBJETO DE ESTUDIO DE LA QUMICA .............................................................................. - 2 -PROPIEDADES DE LA MATERIA ........................................................................................ - 3 - GENERALES: .................................................................................................................... - 3 - ESPECFICAS O INTRNSECAS....................................................................................... - 4 - CUALITATIVAS (NO MEDIBLES): ..................................................................................... - 5 - CUANTITATIVAS (MEDIBLES): ........................................................................................ - 5 - INTENSIVAS: ..................................................................................................................... - 5 - EXTENSIVAS: ................................................................................................................... - 5 -MEDICIONES Y SUS UNIDADES ......................................................................................... - 5 - PRESIN ........................................................................................................................... - 9 - TEMPERATURA .............................................................................................................. - 10 - VOLUMEN ....................................................................................................................... - 12 -CLASIFICACIN DE LA MATERIA ..................................................................................... - 12 - SUSTANCIAS .................................................................................................................. - 13 - ELEMENTOS ................................................................................................................... - 13 - COMPUESTOS................................................................................................................ - 15 - MEZCLAS ........................................................................................................................ - 16 -MTODOS DE SEPARACIN DE MEZCLAS .................................................................... - 17 - 1. DECANTACIN: .......................................................................................................... - 18 - 2. FILTRACIN: ............................................................................................................... - 19 - 3. EVAPORACIN: .......................................................................................................... - 21 - 4. DESTILACIN: ............................................................................................................ - 21 - 5. CENTRIFUGACIN: .................................................................................................... - 22 - 6. CRISTALIZACIN: ...................................................................................................... - 23 - 7. CROMATOGRAFA: .................................................................................................... - 25 -ESTADOS DE AGREGACIN ............................................................................................ - 26 -BIBLIOGRAFA .................................................................................................................... - 28 -II 3. UNIDAD 1: MATERIA, ENERGA Y CAMBIOSINTRODUCCINEn el Sistema Semiescolarizado del Plantel V de la Unidad Acadmica Preparatoria de laUniversidad Autnoma de Zacatecas consideramos que la carga horaria semanal de lamateria de Qumica es insuficiente para cubrir el Programa de la Asignatura de Qumica Iavalado por la Academia. Aunado a la falta de recursos para la adquisicin de bibliografaespecfica adecuada es que, un servidor, se ve en la necesidad de intentar, al menos supliralguna de estas carencias con una serie de Apuntes, de los cuales, sta es slo una parte;correspondiente a la Primera Unidad de Trabajo denominada Materia, Energa y Cambios.La intencin de estas notas es el de facilitar el trabajo de lectura de los discentes, ya que seresumen los temas que a criterio muy personal considero fundamentales para que elalumno logre su insercin en la disciplina sin mucha dificultad.Espero que les sean de utilidadAtentamenteM. en E. Manuel Acevedo DazTitular de la Asignatura - 1 - 4. OBJETO DE ESTUDIO DE LA QUMICALa Qumica es la ciencia que estudia la materia, sus propiedades fsicas y qumicas, loscambios que experimenta y las variaciones de energa que acompaan a dichos procesos(Chang, 2007 Qumica, pg. 11).Como sabemos que la Materia es todo lo que ocupa un lugar en el espacio y tienemasa y que la Energa se define como la capacidad de realizar un trabajo y/o de transferircalor, de esta definicin aparentemente sencilla podemos deducir que el campo deaplicacin de la Qumica es enorme.La materia la encontramos desde las partes internas de los diminutos e invisibles tomos, lospequeos microbios, virus y bacterias (que tampoco vemos, pero s sentimos sus efectos alenfermarnos); en nuestra vida diaria, todo lo que tocamos, comemos, vestimos, calzamos, elvehculo en el que nos transportamos, las pinturas, las lacas, los barnices, losimpermeabilizantes, los cosmticos, las bebidas procesadas, etc. Si volteamos al cielopodemos observar, de da, una enorme lumbrera que nos proporciona luz y calor -ambas,formas de energa- y de noche, un sinnmero de cuerpos celestes: estrellas, planetas,satlites naturales, cometas; y muchos otros cuerpos que, a simple vista no podemosobservar, pero que con el uso de lentes muy poderosas, los telescopios, s se pueden admirar.Se conocen diversas formas de la energa como lo son: cintica, potencial, mecnica,elctrica, qumica, luminosa, entre otras, pero una de ellas tiene un significado especial para lavida humana, la calorfica. El calor es la transferencia de energa entre dos cuerpos que seencuentran a diferente temperatura.La temperatura ambiente es diferente por la maana que al medioda; de igual forma,hace ms calor en un da soleado que en un da nublado; pero an ms visible es el cambiode temperaturas con el cambio de las estaciones, Hace mucho ms calor en verano que eninvierno! Esto es En todo el universo, en todo momento, hay materia y hay energa!Es preciso observar que todo a nuestro alrededor est en movimiento, y que esto provocacambios. Necesitamos distinguir entre los cambios que no alteran la naturaleza de lassustancias implicadas (Jimnez Prieto &amp; Torres Verdugo, 2012) (cambios fsicos: cambios de -2- 5. temperatura, forma o posicin) y aquellos que s conducen a un cambio en la composicinqumica (cambios qumicos).Actividad 1: Complete con lo que se le solicita.Mencione 2 cambios fsicos y 2 cambios qumicosPROPIEDADES DE LA MATERIAPara distinguir una muestra de materia de otra se hace uso de sus propiedades. Las cualespueden clasificarse de diferentes maneras:GENERALES: Son propiedades que tienen en comn todos los cuerpos, por tanto, no permiten diferenciar entre un cuerpo y otro. Ellas son: Masa (m): Es una medida de la cantidad de materia contenida en una muestrade cualquier material. En el Sistema Internacional de Unidades (S.I.) suunidad de medida es el kilogramo (kg). Peso (): Es una medida de la fuerza con que cualquier objeto es atradohacia el centro de gravedad del cuerpo celeste ms cercano (hacia el centrodel planeta Tierra, en nuestro caso). En el Sistema S.I. su unidad de medidaes el Newton (N).El comn de la gente toma masa y peso como sinnimos, pero en realidadslo son propiedades cuyos valores varan proporcionalmente. Se dice quedos variables son directamente proporcionales cuando al aumentar la primeraen una cierta proporcin, la segunda tambin se incrementa en la misma -3- 6. razn, es decir, si la primera se duplica, la segunda tambin. Por el contrario,se dice que dos variables son inversamente proporcionales cuando alincrementarse una de ellas en cierta proporcin, la otra se ve disminuida en lamisma razn, esto es, si la primera se duplica, la otra se reduce a la mitad. Volumen: Cantidad de espacio que ocupa un cuerpo. Su unidad de medida enel S.I. es el metro cbico (m3). Inercia: Propiedad por la cual un cuerpo tiende a permanecer en su estado dereposo o movimiento uniforme rectilneo. Impenetrabilidad: Propiedad de la materia por la cual dos cuerpos no puedenocupar, a la vez, el mismo espacio.ESPECFICAS O INTRNSECAS: Se llaman as porque no son comunes a todos los cuerpos y s permiten identificar una muestra de materia o diferenciarla de otra. Organolpticas: Son las propiedades de la materia que se pueden percibir concualquiera de los rganos sensoriales (sentidos) del cuerpo humano, p. Ej. elcolor (mencione, al menos, otras cinco):________________________________________________________________________________________________________________________ Fsicas: Son las propiedades de la materia que, al determinarse, no provocanun cambio en su composicin, p. Ej. Densidad (mencione, al menos, cincoms):________________________________________________________________________________________________________________________ Qumicas: Son las propiedades de la materia que, al determinarse, sprovocan un cambio en su composicin, p. Ej. La combustin (mencione,cuando menos, dos ms):____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________O bien, pueden dividirse en:-4- 7. CUALITATIVAS (NO MEDIBLES): Son propiedades a las que no se les puede asignar un valor cuantificable, por ejemplo,el color, el olor, el sabor o el estado fsico de una sustancia, o bien, el estado civil, el lugar denacimiento o el gnero de una persona.CUANTITATIVAS (MEDIBLES): Son propiedades a las que s se les puede asignar un valor cuantificable o numrico yuna unidad de medida; por ejemplo, la temperatura (36C), la presin (1 atm), el volumen(22.414 L), la masa (50.0 kg), el calor especfico (0.21J/molK-1), etctera. Otro tipo de propiedades que es conveniente que aprendamos a distinguir son:INTENSIVAS: Son las propiedades de la materia que no dependen de la cantidad de materialexaminado, p. Ej. Punto de fusin, punto de ebullicin, densidad, viscosidad, conductividadtrmica, conductividad elctrica, solubilidad, etctera. NOTA: Todas las propiedades qumicas con propiedades intensivas!EXTENSIVAS: Son las propiedades de la materia que s dependen de la cantidad de materialexaminado, p. Ej. Masa, peso, volumen y capacidad calorfica.MEDICIONES Y SUS UNIDADESActividad 2: Investigue, de las 7 unidades fundamentales del S. I.Entidad: (qu mide)Definicin ms actual:Unidad: Smbolo: Cantidad deSustancia -5- 8. Intensidad de Corriente ElctricaIntensidad Luminosa Longitud (distancia) Masa TemperaturaTiempoActividad 3: Investigue las definiciones matemticas -y su correspondiente unidad de medida-de las siguientes unidades derivadas del S. I. No olvide indicar qu significa cada una de lasliterales (letras o smbolos) utilizadas en cada frmula y su correspondiente unidad de medidaen el S. I. Nombre Entidad: Frmula Matemtica:Unidad:especial:Velocidad -6- 9. AceleracinFuerzaEnergacinticaEnergaPotencialGravitatoriaTrabajoPresinSin embargo, aunque estas sean las unidades oficiales, por decirlo de algn modo, existenotras unidades empleadas para medir las mismas dimensiones. Por ejemplo:-7- 10. La unidad oficial para medir el volumen es el metro cbico (m 3), sin embargo existe otraunidad usada con mucha mayor frecuencia: el litro (L)1; la unidad oficial para medir presin esel Pascal (Pa), pero existen otras unidades de mayor uso, como son la atmsfera (atm), elTorricelli (Torr) o el milmetro de mercurio (mmHg).Actividad 4: Investigue diferentes unidades empleadas para medir las entidadesmencionadas en las actividades 2 y 3 y sus correspondientes equivalencias con la respectivaUnidad S.I.Entidad: (qu Unidad 1 Unidad 2Unidad 3 Unidad 4 mide)Cantidad deSustanciaIntensidad deCorrienteElctricaIntensidadLuminosaLongitud(distancia)MasaTemperaturaTiempoVelocidadAceleracinFuerza1La abreviatura de Litro (o Litros) es L, no l, lt ni lts.-8- 11. Energa cinticaEnergaPotencialGravitatoriaTrabajoPresinPRESINLa presin se define, desde el punto de vista fsico, como la aplicacin de una fuerza en unrea determinada. Se mide con Manmetros o con Barmetros. Matemticamente se expresacomoF PADonde: P es la Presin, y su unidad de medida en el S. I. es el Pascal (Pa); F es la Fuerza y su unidad de medida en el S. I. es el Newton (N); A es el rea y su unidad de medida en el S. I. es el metro cuadrado (m 2).Es decir:F N P 2 PaA mAlgunas unidades utilizadas para medir Presin son:Atmsferas (atm)Torricellis (Torr)Milmetros de Mercurio (mmHg)-9- 12. Kilogramos fuerza sobre centmetro cuadrado (kgf/cm2)Pascales (Pa)kilo pascales (kPa)Libras fuerza sobre pulgada cuadrada (lbf/in2), tambin llamadas P. S. I. por sus siglas eningls Pound per Square Inches, etc.Y las equivalencias respectivas son:1 atm 760 Torr 760 mmHg 1.033 kg f / cm 2 101325 Pa 101.325 kPa 14.68 lb f / in 2 14.68 P.S .I .TEMPERATURALa temperatura es una forma de medir la Intensidad del Calor. Se mide con Termmetros.Existen varias Escalas Termomtricas entre las que se encuentran la Kelvin (K), laCentgrada o Celsius (C), la Fahrenheit (F) y la Rankine (R). Las dos primeras son delSistema Decimal y las dos ltimas son del Sistema Ingles. Hay dos escalas llamadasRelativas por contener valores tanto positivos como negativos (Celsius y Fahrenheit) y dosescalas llamadas Absolutas por slo contener valores positivos (Kelvin y Rankine).Para nter transformar valores de temperatura de una escala a otra se utilizan las siguientesfrmulas: - 10 - 13. Para Obtener: A partir de: Utilice la Frmula: 1C Grados Celsius Kelvin1) C xK 273.15C 1K 1.8F Grados FahrenheitGrados Celsius 2) F xC 32F 1.0C 1R Grados Rankine Grados Fahrenheit 3) R xF 459.67R 1F 1F Grados FahrenheitGrados Rankine 4) F xR 459.67R 1R 1.0C Grados Celsius Grados Fahrenheit 5) C xF 32F 1.8F 1K KelvinGrados Celsius 6) K xC 273.15C 1C 1.8 R Grados Rankine Kelvin7) R xK 1.0 K 1.0 K KelvinGrados Rankine 8) K x R 1.8 R - 11 - 14. VOLUMEN El Volumen es la cantidad de espacio ocupado por un cuerpo. La unidad derivada de volumen en el Sistema Internacional de Unidades (S. I.) es el metro cbico (m 3), sin embargo existen otras unidades que tienen gran uso en la vida cotidiana, como el litro, por ejemplo. Algunas equivalencias que pueden ser tiles son las siguientes: 1L=1 000mL=1 000 000L (Recuerde que 1 000=1X103=103 y que 1 000 000=1X106=106) 1 m3 = 103 L = 106 mL 1 m3...</p>