introducción a la química: aspectos fundamentales y
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INTRODUCCIÓN A LA QUÍMICA: ASPECTOS FUNDAMENTALES Y SISTEMAS DE MEDICIÓN.
Facilitador
Mario Miranda Montenegro
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„Al finalizar el bachillerato ustedes
serán un mar de conocimientos con
un milímetro de profundidad.
Ahora es su tarea incrementar ese
milímetro…“
A. Garrido
I.D., 01/06/88
Introducción/Universo/Muestreo/Estadística fundamental/pruebas significancia/t Student/ F
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Introducción/Universo/Muestreo/Estadística fundamental/pruebas significancia/t Student/ F
Química
Analítica
Inorgánica
Orgánica
Bioquímica FisicoQm
Áreas de la Química
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Introducción/relación otras ciencias
Química
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La química involucra procesos como:
- Separación
- Identificación
- Determinación de las cantidades relativas de los
componentes en una muestra de materia.
- Transformación de materias primas
Introducción/relación otras ciencias/ Procesos
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Introducción/relación otras ciencias/ Procesos/Estados
4. Plasma
4. Condensado
de Bose- Einstein
1. Líquido
3. Gas
2. Sólido
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Introducción/relación otras ciencias/ Procesos/Estados /Clasificación
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Cambios físicos
Tienen lugar sin que se altere la
estructura y composición de la
materia, es decir, las sustancias
puras que la componen son las
mismas antes y después del
cambio.
Como reconocer un cambio
físico? Un cambio físico se
reconoce porque la materia
cambia de una fase a otra
(líquido-sólido; sólido- líquido,
sólido gas)
Introducción/relación otras ciencias/ Procesos/Estados /Clasificación/Cambios
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Cambios químicos.
En un cambio químico o reacción
química se altera la estructura y
composición de la materia: de
unas sustancias iniciales se
obtienen otras distintas.
Como reconocer un cambio
químico? Basta observar ciertos
indicios como la formación de un
precipitado, el cambio de color y
sabor o la formación de un gas.
Introducción/relación otras ciencias/ Procesos/Estados /Clasificación/Cambios
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Cambios? Cuales?
Como se clasificación los
siguientes cambios de la
materia?
Introducción/relación otras ciencias/ Procesos/Estados /Clasificación/Cambios
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Introducción/relación otras ciencias/ Procesos/Estados /Clasificación/Cambios/Sistemas medición
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Introducción/relación otras ciencias/ Procesos/Estados /Clasificación/Cambios/Sistemas medición
Mediciones arbitrarias?
CuartaManoPulgada PieBrazaVaraCodo
Que caracteriza estas medidas?
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Introducción/relación otras ciencias/ Procesos/Estados /Clasificación/Cambios/Sistemas medición
El sistema Inglés de mediciones
Este sistema se deriva de laevolución de las unidadeslocales a través de los siglos y delos intentos de estandarización enInglaterra. Las unidades mismastienen sus orígenes en la antiguaRoma. Hoy en día, estas unidadesvan siendo lentamentereemplazadas por el SistemaInternacional de Unidades,aunque en Estados Unidos lainercia del antiguo sistema y elalto costo de migración haimpedido en gran medida elcambio.
Desventajas:Interconversiones no exactasIncongruencia con sistemas Estandarizaciones mas laboriosas.
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El Sistema Internacional de Unidades (SI) es el sistema de unidades que usado en todos los países y es la forma actual del sistema métrico decimal. Fue creado en 1960 por la conferencia general de pesos y medidas, que inicialmente definió seis unidades físicas básicas. En 1971 se añadió la séptima unidad básica, el mol. Una de las principales características, que constituye la gran ventaja del Sistema Internacional, es que sus unidades están basadas en fenómenos físicos fundamentales.
Magnitud Unidad Definición
Longitud metro Función del valor de la velocidad de la luz en el vacío.
Tiempo segundo valor de frecuencia de la transición hiperfina del átomo de cesio.
Masa kilogramo Es la masa del «cilindro patrón» custodiado en la Oficina Internacional de Pesos y Medidas, en Sèvres, Francia.
Equivale a la masa que ocupa un litro de agua pura a 14,5 ºC o 286,75 K.
Temperatura kelvin Se define fijando el valor de la temperatura termodinámica del punto triple del agua.
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Conceptos Fundamentales
Unidades del sistema Internacional de Medidas (SI)
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Revisión de conceptos cuantitativos
Uso de prefijos :
El SI debe su gran plasticidad al uso sistemático de prefijos basados en un sistema de potencias de base diez.
Gracias a el podemos expresar magnitudes en formas manejables. Ejm.
*1 mm → 0.001*1 km → 1000*1 Mm → 1 000 000*1 nm → 0.000 000 001
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Longitud
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La unidad SI fundamental para la longitud es el metro (m), una distancia un poco mayor que una yarda.
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Temperatura
La temperatura como una medida de la calidez o frialdad de un objeto. Enrealidad, la temperatura determina la dirección de flujo del calor. El calor siempre fluye espontáneamente de una sustancia que está a una temperatura más alta hacia una que está a una temperatura más baja.
Por ello, sentimos la entrada de energía cuando tocamos un objeto caliente, y sabemos que ese objeto está a una temperatura más alta que nuestramano.
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Las escalas de temperatura que comúnmente se emplean en los estudios científicos son las escalas Celsius y Kelvin.
La escala Celsius también es la escala de temperatura cotidiana en la mayor parte de los países, y se basóoriginalmente en la asignación de 0ºC al punto de congelación del agua y 100ºC a su punto de ebullición en el nivel del mar
Temperatura
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La escala Kelvin es la escala de temperatura SI, y la unidad SI de temperaturaes el kelvin (K). Históricamente, la escala Kelvin se basó en las propiedades de los gases. El cero en esta escala es la temperatura más baja que puede alcanzarse, 273.15ºC, a la cual llamamos cero absoluto.
Ambas escalas, Celsius y Kelvin, tienen unidades del mismo tamaño; es decir, un kelvin tiene el mismo tamaño que un grado Celsius. Por tanto, la relación entre las escalas Kelvin y Celsius es la siguiente:
Conversiones de Temperatura
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La escala de temperatura común en Estados Unidos es la escala Fahrenheit, que no se emplea generalmente en estudios científicos. En esa escala, el agua se congela a 32ºF y hierve a 212ºF. Las escalas Fahrenheit y Celsius están relacionadas como sigue:
Conversiones de Temperatura
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Suponga que la temperature actual es 35 °C, Cúal es la correspondientetemperature en Kelvin y el Fahrenheit?
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Unidades derivadas: El volumen
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Introducción/relación otras ciencias/ Procesos/Estados /Clasificación/Cambios/SI
Densidad
La densidad se utiliza ampliamente para caracterizar las sustancias; se define como la cantidad de masa en una unidad de volumen de la sustancia:
Las densidades de sólidos y líquidos se expresan comúnmente en unidades degramos por centímetro cúbico (g/cm3) o gramos por mililitro (g/mL).
Suponga se require preparar 7500 mL de un fertilizante foliar con una densidad de 2.4550 g/mL. Cúanta masa del fertilizante debe pesarse?
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EJERCICIO TIPO 1.4(a) Calcule la densidad del mercurio si 1.00 102 g ocupan un volumen de 7.36 cm3.(b) Calcule el volumen de 65.0 g del líquido metanol (alcohol de madera) si su densidad es de 0.791 g/mL.(c) ¿Qué masa en gramos tiene un cubo de oro (densidad 19.32 g/cm3) si su longitud es de 2.00 cm?
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Introducción/relación otras ciencias/ Procesos/Análisis Qm/Selección /conceptos
Unidades derivadas
Masa: medida invariante de la cantidad de materia de un objeto.
Peso: fuerza de atracción entre un objeto y sus alrededores, principalmente, la
Tierra.
Ej. Un crisol pesa menos en el volcán Barú que en Colón ya que la fuerza de
atracción entre el crisol y la Tierra es menor en el Barú, que esta situado a
mayor altitud sobre el nivel del mar. Sin embargo, la masa del crisol es
constante sin importar donde se mida.
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Introducción/relación otras ciencias/ Procesos/Análisis Qm/Selección /conceptos
Unidades derivadas
El peso y la masa se relacionan mediante la expresión:
p= m*g
Donde p= peso objeto, m= masa y g = aceleración debido a la gravedad.
Un análisis químico se basa siempre en la MASA, para que los resultados
no dependan del lugar. Se usa una balanza para comparar la masa del objeto
frente a la masa de una o mas masas patron.
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Análisis dimensional
Al realizar cualquier calculo se debe hacer una revisión rápida de las dimensiones de la medición. Si deseo transformar una masa de gramos a miligramos, debemos conocer el factor de conversión que se corresponde. En nuestro caso:
F.C: 1 pie = 30,48 cm
El análisis implica la observación que si la pregunta que se realiza en una unidad de masa entonces en la respuesta debe aparecer coherentemente unidades de masa (g, kg, etc)
Introducción/relación otras ciencias/ Procesos/Análisis Qm/Selección /conceptos
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Actividad 1.
-Elabore un tabla con los factores de conversión para las tres magnitudes básicas del SI (masa, longitud y temperatura.
Introducción/relación otras ciencias/ Procesos/Análisis Qm/Selección /conceptos