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Conocimientos de la humanidad

CIENCIA

QUÍMICA

QG

Nuestra área de estudio en este curso…

¿Qué es la Química?

“ Triste suerte la de la malquerida química. Todo el mundo habla mal de la pobre. Que si la contaminación, que si los conservadores, que si las drogas. Química es sinónimo de nocivo, de dañino, de artificial.

Pero no es por esto que no se le quiere. Su supuesto impacto negativo sobre la naturaleza es, en realidad, pecata minuta. Su verdadero pecado -por lo que se le odia, por lo que no se le perdona- es porque se le considera a-bu-rri-dí-si-ma. Todos hemos padecido aquellas interminables clases donde el profesor saturaba el pizarrón con ese cúmulo de jeroglíficos indescifrables mal llamado química.

¡Pero esto no es química, caramba! La química es de colores, tiene sabor y olor. Cabe en un matraz y en un reactor. Sabe dulce y salado. Huele a flor y a huevo podrido. Es algodón y acero. Es fría y caliente. Es imán y es chispa. Es campo y es urbe. Es pasado y futuro. Es electrón y supernova. Es esto y mucho más. Todo lo que se quiera. Pero nunca un conjunto de jeroglíficos flotando, sin más, por encima del mundo.”

(http://plinios.tripod.com/) 2

¿Química?

• La química es el estudio integrado de la preparación, propiedades, estructura y reacciones de los elementos y sus compuestos, así como de los sistemas que forman.

• Es una ciencia que genera sus propios objetos de estudio!! Gracias a los conocimientos químicos se han sintetizado muchísimas sustancias que NO existen en la Naturaleza.

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Johnstone (1993)

LOS TRES NIVELES EXPLICATIVOS DE LA QUÍMICA

Símbolos y lenguaje

específicos

La materia y sus transformaciones

SIMBÓLICO SUBMICROSCÓPICO

MACROSCÓPICO

Los fenómenos que percibimos

Uso de modelos

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Tema 1.1

ESTADOS DE AGREGACIÓN

NATURALEZA CORPUSCULAR DE LA MATERIA

MODELO CINÉTICO MOLECULAR

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MATERIA

• Todo aquello que ocupa un lugar en el espacio, tiene una energía medible y está sujeto a cambios en el tiempo y a interacciones con aparatos de medida.

• Se considera que es lo que forma la parte sensible de los objetos perceptibles o detectables por medios físicos. Es decir es todo aquello que ocupa un sitio en el espacio, se puede tocar, se puede sentir, se puede medir, etc.

¿Cómo podemos clasificar a la materia?

• Por colores

• Por olores

• Por tamaño o textura

• Por su temperatura

• Por su sabor

• En orgánica e inorgánica

• Por su estado de agregación

• Por su composición

• Por su comportamiento químico…

Los cinco sabores los detectamos con el gusto: salado, dulce, ácido, amargo y umami (sensación gustativa que provoca el ácido glutámico, que forma parte de las proteínas).

Estados de agregación

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GAS LÍQUIDO SÓLIDO

Sus partículas están muy separadas (en comparación con su tamaño).

Están desordenadas.

Se mueven más rápidamente que en los líquidos y en los sólidos. Los gases pueden comprimirse o expandirse fácilmente. Se pueden convertir en líquidos al T, o si P, y pueden licuarse.

Están menos separadas que en los gases, pero más que en los sólidos.

Están menos desordenadas que en los gases, pero más que en los sólidos. Las distancias entre ellas se acortan y empiezan a atraerse entre sí, aumentan las fuerzas intermoleculares. No tienen forma propia (adoptan la del recipiente). Sí tienen volumen propio. Se comprimen mínimamente.

Disminuyen las distancias entre las partículas y las fuerzas de atracción son más dominantes. Las partículas ocupan posiciones relativamente fijas en el espacio. Los sólidos tienen forma y volumen propios. El arreglo atómico origina sólidos que siguen un cierto orden y dan origen a los cristales, o bien los átomos se pueden acomodar al azar originando vidrios, el hule y muchos plásticos (sólidos amorfos). Son incompresibles.

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MODELO CINÉTICO MOLECULAR (MCM)

Todos los materiales están formados por partículas o corpúsculos en continuo movimiento, muy pequeñas y separadas entre sí por el vacío (entre las partículas no hay nada).

Estas partículas tienen masa.

Entre las partículas existen fuerzas de atracción, que son débiles en los gases y fuertes en los líquidos y sólidos.

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¿Qué podemos explicar

con el MCM?

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Propiedades de los gases

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La sublimación del I2 y del CO2

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Los colorantes se difunden en el

agua …

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Los átomos colisionan para formar nuevos enlaces (reacciones químicas)

¿Cómo está constituida la

materia?

Tema 1.2 Composición de la materia

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Tomado de:

“De lo que están hechas las cosas”,

Plinio Sosa, 2007.

Definiciones…

ELEMENTO Sustancia que no puede separarse o descomponerse en otras sustancias más simples. Está formada por átomos del mismo tipo. Ejemplos: Li, O2, Au, Cu, Pb, F2, Xe.

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Definiciones…

COMPUESTO Sustancia formada por otras sustancias elementales

que están unidas químicamente en proporciones fijas.

Pueden separarse por métodos químicos en otras más

simples (compuestos o elementos).

Sustancia formada por al menos dos átomos diferentes,

químicamente unidos.

Ejemplos: LiCl, Fe2O3, CuSO4, PbI2, NH4F, CH4,

C6H8O7

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Definiciones…

SUSTANCIAS

Son materiales de aspecto homogéneo que constan de un solo constituyente. Cada sustancia posee un conjunto de propiedades específicas que la distingue de las demás sustancias. Consisten de unas pequeñas partículas llamadas iones, moléculas o átomos. Al día de ayer (9:45 pm) se tenían registradas 91, 102, 448 sustancias (http://www.cas.org/index).

Ejemplos: LiBr, O2, Au, CuCl2, Pb(NO3)2, F2. 22

Definiciones…

MEZCLA

Unión de sustancias en proporciones variables. No se encuentran químicamente unidas y se pueden separar por métodos físicos en sus componentes (compuestos o elementos).

La mayoría de los materiales que nos rodean son mezclas. La composición química de una mezcla indica cuáles sustancias, cuántas y en qué proporción la constituyen.

Ejemplos: acero, madera, telas, alimentos, rocas, medicamentos, aire, fluidos corporales.

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Definiciones…

MEZCLA HETEROGÉNEA

Material de aspecto heterogéneo constituido por varias sustancias. Se distinguen a simple vista dos o más fases.

Ejemplos: madera, telas, alimentos, rocas.

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Definiciones…

MEZCLA HOMOGÉNEA Material de aspecto homogéneo (a simple vista se distingue una sola fase) pero constituido por varias sustancias.

Ejemplos: acero, leche, agua, aire.

Hay dos grandes tipos de mezclas homogéneas: las disoluciones y los coloides.

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DISOLUCIONES

El tamaño de las partículas es menor a una milésima de

micra (menor a un nanómetro, 10-9 m).

Este tipo de materiales conserva su aspecto homogéneo, incluso cuando son vistos a través de un microscopio.

A las sustancias que se encuentran en menor cantidad se les da el nombre de solutos. A la sustancia que se encuentra en mayor cantidad se le llama disolvente.

El estado físico de la disolución siempre es el de la sustancia que se encuentra en mayor cantidad, es decir, el del disolvente.

Ejemplos de disoluciones: el bronce, el agua de mar, el tequila, una gaseosa, el aire, etcétera.

COLOIDES Son enormes cúmulos de partículas de una o varias sustancias (fase dispersa) dispersos entre las partículas de otra sustancia (fase dispersante).

Estos cúmulos pueden llegar a tener un tamaño del orden de las micras (10-6 m).

Es posible ver con un microscopio que los cúmulos dispersos se mueven en zigzag, cambiando azarosamente de rumbo, a través del medio dispersante, gracias a que son tan grandes que pueden reflejar la luz (Efecto Tyndall).

Al igual que las disoluciones , hay ejemplos de coloides en cualquiera de los tres estados de la materia.

Ejemplos de coloides: rubí, cemento, humo, una gelatina, la leche, la niebla, las palomitas de maíz, la crema batida, etcétera.

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Brown, T.

Solubilidad • ES LA MÁXIMA CANTIDAD DE UNA SUSTANCIA QUE SE

DISUELVE EN UNA CANTIDAD DETERMINADA DE OTRA (DISOLVENTE), A UNA TEMPERATURA ESPECÍFICA.

• Los sólidos son más solubles conforme aumenta la temperatura (lo cual se puede explicar con el MCM).

• Por el contrario, la solubilidad de los gases disminuye al aumentar la temperatura del disolvente (también se puede explicar con el MCM).

• La solubilidad de los gases aumenta con la presión, por ejemplo, cuando destapamos una bebida gaseosa (la presión interior disminuye) puede observarse que se libera un gas en forma de burbujas (CO2).

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Solubilidad • Cuando una disolución contiene la cantidad máxima de soluto

que se puede disolver a esa temperatura se dice que está saturada.

• Si una disolución contiene una cantidad menor de soluto que puede disolverse como máximo, a una temperatura específica, se tiene una disolución insaturada.

• Cuando de alguna manera se logra disolver una cantidad de soluto superior a la máxima que se puede disolver a esa temperatura , se obtiene una disolución sobresaturada.

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Solubilidad de los gases

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