Fundamentos de Química
Magnitudes y Unidades Fundamentales
- Longitud (l) – metro (m)
- Masa (m) – kilogramo (kg)
- Tiempo (t) – segundo (s)
- Volumen (v) – metros cúbicos (m3)
- Densidad (d) – masa/volumen (g/m3)
- Temperatura (T) – kelvin (K)
- Superficie – metro cuadrado (m2)
- Velocidad – metro/segundo (m/s)
Densidad
d = m(g) / v(cm3)
Problema: Masa de Aire
Volumen: 4.5.2,5 = 50 m3; densidad (d) = 1,3 . 103 kg/m3; masa = 1,3 . 103 kg/m3 . 50 m3
Estados de la Materia y Gases Ideales
Principales Características de los Estados de la Materia
- Sólido: Forma definida, no se comprimen, volumen fijo, no fluyen ni se difunden.
- Líquido: Toma la forma del recipiente, no se comprimen, volumen fijo, fluyen con facilidad, aunque no se difunden.
- Gas: Se adapta a la forma del recipiente, se comprimen y expanden con facilidad, fluyen fácilmente y se difunden.
Gas Perfecto o Ideal
Gases sometidos a bajas presiones y a temperaturas no demasiado bajas.
Problema: Recipiente
P . V = K; P . V = 11000 Pa . 1 m3; V = (11000 Pa . 1 m3) / 30000 Pa; V = 0,36 m3
Teoría Cinético Molecular
- Los gases son muy comprensibles: Se pueden comprimir fácilmente porque las partículas están muy separadas.
- Los líquidos y los gases fluyen con facilidad: Porque las partículas pueden moverse fácilmente.
- La densidad de un líquido es mucho mayor que la del gas correspondiente, a presión normal: En los líquidos, las partículas no pierden contacto entre ellas y su volumen es fijo.
Grados Celsius
-273,16
Grados Kelvin
+273,16
Cambios de Estado
- Sublimación Inversa: Gas → Sólido
- Solidificación: Líquido → Sólido
- Condensación: Gas → Líquido
- Fusión: Sólido → Líquido
- Vaporización: Líquido → Gas
- Sublimación: Sólido → Gas
Diferencia entre Evaporación y Ebullición
La evaporación es el paso de líquido a gas a cualquier temperatura y en la superficie. La ebullición es el paso de líquido a gas a una temperatura fija (punto de ebullición) y en toda la masa.
Líquido Volátil
Que se transforma espontáneamente en vapor. Ejemplo: alcohol.
Ley de Boyle-Mariotte
Hipérbola; la temperatura es constante; volumen y presión inversamente proporcionales; p = k / V → p . V = k
Ley de Charles
Línea recta; la presión es constante, la temperatura y el volumen son directamente proporcionales: V / T = k → V = k . T
Ley de Gay-Lussac
Línea recta; el volumen es constante; P / T = k → P = k . T
Mezclas y Sustancias Puras
Mezclas Homogéneas
Mezcla cuyos componentes son indistinguibles. Ejemplos: vino, vaso con azúcar.
Mezclas Heterogéneas
Mezcla cuyos componentes son distinguibles a simple vista. Ejemplos: paella, limaduras de hierro y aceite.
Ejemplos de Sólidos
Acero y bronce.
Ejemplos de Líquidos
Agua y aceite.
Ejemplos de Sólidos y Líquidos
Agua de mar y agua con azúcar.
Destilación
(Mezcla de agua y acetona) Calentando la mezcla en un destilador, el líquido con menor punto de ebullición (acetona) se vaporiza y pasa a un tubo refrigerante. En este tubo se condensa y puede recogerse en estado puro.
Cristalización
(Obtención de sal en agua marina) Se lleva a cabo evaporando el líquido en un cristalizador, quedando el sólido en el fondo.
Tamizado
(Mezcla de sal común y arena) Disuelves la sal, luego filtras, separas la arena, y por último evaporas el agua.
Mezcla del Aire
Se puede separar mediante una destilación fraccionada.
Frases Clave
- La mantequilla es una mezcla; la proporción de sus componentes varía de unas marcas a otras; tiene una temperatura de fusión baja.
- Un bloque de hielo tiene una composición fija; su temperatura de fusión no cambia mientras se funde todo el bloque.
- Las propiedades físicas de las mezclas son variables, mientras que las de las sustancias puras son fijas.
- La temperatura de fusión de un clavo de hierro es igual que la temperatura de fusión de una viga de hierro.
Problema: Líquido Rojo
Es una sustancia pura porque al someter el líquido rojo a un proceso físico, este no ha dado lugar a otra sustancia; la temperatura de ebullición es una propiedad característica de la materia.
Sustancias Puras
Café, agua destilada, azúcar, hierro, oxígeno, sal común.
Disoluciones
Agua de mar, naranjada, vino, aceite, aire.
Características de las Sustancias Puras
Se caracterizan por la temperatura de ebullición.
Sustancias Elementos
Hidrógeno, helio, oxígeno, magnesio, carbono, litio.
Sustancias Compuestos
Sal, azúcar, agua, alcohol, aceite.
Electrólisis
Manera de separar el oxígeno del hidrógeno.
¿El Mármol es un Compuesto Químico?
Sí, porque al someter el mármol a un proceso químico elevando su temperatura, da lugar a otros elementos distintos.
Disolución Saturada
Aquella que se obtiene cuando se ha añadido la máxima cantidad de soluto que es posible disolver en el disolvente a una temperatura determinada.
Solubilidad de una Sustancia en un Disolvente
Es la cantidad máxima de soluto, expresada en gramos, que es posible disolver en 100 gramos de disolvente a una determinada temperatura.
Disolución Diluida
Es la que contiene muy poca cantidad de soluto disuelto con respecto al disolvente.
Disolución Concentrada
Es aquella en la que hay una gran cantidad importante de soluto con respecto al disolvente.
Concentración de una Disolución
Las cantidades relativas de soluto y disolvente que hay en una disolución.
Problema: Cantidad de Alcohol
% Volumen: 100 ml / 12 ml = 750 ml / x ml; x = 90 ml.
Problema: 250 g Agua y 10 g Sal
Disolvente: agua; soluto: sal; % Masa: (10 g / (250 g + 10 g)) . 100 = 3,8 %.
Problema Anterior: Volumen 255 ml
10 g soluto / 0,255 ml disolución = 0,039 g/ml; 0,039 g/ml . 1000 ml/1 l = 39 g/L.
Estructura Atómica
Partículas del Núcleo de los Átomos
Protones (p+) y neutrones (n).
Cargas
- Protones: Carga positiva.
- Neutrones: Carga neutra (sin carga).
Número Atómico (Z)
Número de protones que tiene un átomo en su núcleo.
Número Másico (A)
Suma de protones y neutrones que tiene el átomo. Ejemplo: 40Ar18
Ejercicio: Número Atómico 12, Másico 23
- Protones: 12
- Neutrones: 23 – 12 = 11
- Electrones: 12
Cloro (Cl)
- Número Atómico: 17
- Número Másico: 35
- Número Protones: 17
- Número Neutrones: 18
- Número Electrones: 17
Helio (He)
- Número Atómico: 2
- Número Másico: 4
- Número Protones: 2
- Número Neutrones: 2
- Número Electrones: 2
Hierro (Fe)
- Número Atómico: 26
- Número Másico: 56
- Número Protones: 26
- Número Neutrones: 30
- Número Electrones: 26
Calcio (Ca)
- Número Atómico: 20
- Número Másico: 40
- Número Protones: 20
- Número Neutrones: 20
- Número Electrones: 20
Fósforo (P)
- Número Atómico: 15
- Número Másico: 31
- Número Protones: 15
- Número Neutrones: 16
- Número Electrones: 15