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Curso de Fundamentos de la

QuímicaFIA13-C

Patricio Flores MoralesOtoño-Invierno 2014

Universidad Arturo Prat

Introducción• Breve Historia de la Química

□ La palabra Química proviene de Alquimia (“de metales”), o de la ciudad Al Chem ("país del sol oscuro”), antiguo nombre de Egipto

□ Los egipcios, además de sus muchas obras, experimentaron con tinturas y colorantes naturales para dar lo que hoy conocemos como…

Introducción• Breve Historia de la Química

□ La palabra Química proviene de Alquimia (“de metales”), o de la ciudad Al Chem ("país del sol oscuro”), antiguo nombre de Egipto

□ Los egipcios, además de sus muchas obras, experimentaron con tinturas y colorantes naturales para dar lo que hoy conocemos como…

COSMÉTICOS

□ Pero fueron los griegos, a comienzos del siglo VI a.C., los que presentaron inquietudes por la materia.


Demócrito de Abdera / Leucipo de Mileto (ca. 440‐430 a. C.)


La materia está compuesta por par=culas indivisibles (ατοµον) invisibles, en

constante movimiento, como base de toda realidad





“Por convención existe lo dulce y lo amargo, lo caliente y lo frío, por convención existe el color; en realidad sólo hay átomos y el vacío. Nosotros no percibimos nada exactamente. Sólo cuando cambia la condición de nuestro cuerpo y de las

cosas que se chocan con él, o le ofrecen resistencia, percibimos”







Aristóteles (ca. 348‐322 a. C.)





Teoría de los Cuatro Elementos; Aire → seco Agua → húmedo Tierra → frío Fuego → caliente






Teoría de los Cuatro Elementos; Aire → seco Agua → húmedo Tierra → frío Fuego → caliente


□ La Alquimia se desarrolla por 1000 años y llega a Europa por el pueblo árabe a través de España (presumiblemente en el s. XIII)

OBJETIVOS DE LA ALQUIMIA



TRANSMUTACIÓN; transformar los metales baratos en plata u oro

(piedra filosofal)




(piedra filosofal)

ELIXIR que da salud y vida eterna




(piedra filosofal)

ELIXIR que da salud y vida eterna

ORIENTACIÓN DE LA ALQUIMIA


Hacia la medicina y las propiedades cura]vas

de las drogas; IATROQUÍMICA




Philippus Aureolus Bombast von Hohenheim (Teofrasto Paracelso)




Hacia la QUÍMICA de combus]ón, gases en el aire, soluciones ácido‐

base.






base.

s. XVI ‐ XVIIIPhilippus Aureolus

Bombast von Hohenheim (Teofrasto Paracelso)





base.

s. XVI ‐ XVIII

Robert Boyle (1627‐1691)Antoine Lavoisier (1743‐1794)Amadeo Avogadro (1766‐1856)

John Dalton (1766‐1844)J. L. Gay‐Lussac (1778‐1850)

Henri‐Louis Le Châtelier (1850‐1936)






base.

s. XVI ‐ XVIII

Robert Boyle (1627‐1691)Antoine Lavoisier (1743‐1794)Amadeo Avogadro (1766‐1856)

John Dalton (1766‐1844)J. L. Gay‐Lussac (1778‐1850)

Henri‐Louis Le Châtelier (1850‐1936)

ALQUIMIA «ESOTÉRICA»


Textos oscuros con símbolos de difícil interpretación → «Opus Magnun»


Hermes Trimegisto y la Tabula Smaragdina



«Psychologie und Alchemie»

(1944) Carl Gustav Jung


«transmutación del alma»





«transmutación del alma»




□ A partir del s. XVIII la química se ramifica en varias direcciones ya que aumenta la comprensión de la materia


QUÍMICA INORGÁNICA Sustancias de origen

mineral, que provienen de las rocas, el aire o el

mar




mar

QUÍMICA ORGÁNICA Sustancias que provienen de las

plantas y los animales (azúcares, ceras,

colorantes naturales, etc)




mar




FISICOQUÍMICAEstudio de los principios que gobiernan el

comportamiento y los estados de la materia




mar






QUÍMICA ANALÍTICAEstudio de la

composición de todas las sustancias química




mar








BIOQUÍMICASe encarga del estudio

de las reacciones químicas que ocurren en los organismo vivos




mar








BIOQUÍMICASe encarga del estudio

de las reacciones químicas que ocurren en los organismo vivos

QUÍMICA COMPUTACIONAL

Modelación y estudio teórico de reacciones químicas a través de

ecuaciones matemá]cas

• ¿Qué es la Química?Es la ciencia básica que estudia los cambios que exhibe la materia en su composición


¿Y qué es la Materia?



Materia es cualquier cosa formada por átomos que ocupa un espacio y que tiene una masa.




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Clase de átomos!"#$"%&'&()*

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Clase de átomos

Organización de los átomos

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Clase de átomos

Organización de los átomos

Combinación de los átomos

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Elemento: sustancias que no se pueden descomponer en otras más simples mediante cambios químicos (N, O, S, Ag, Au, etc.) Compuesto: sustancias puras formadas por 2 o más elementos diferentes combinados en una proporción constante (Ley de las Proporciones definidas)

Sustancia: cualquier ]po de materia cuyas muestras ]enen composición idén]ca, y en condiciones iguales, propiedades idén]cas. Una sustancia puede ser un compuesto o un elemento.

Mezcla: combinaciones de 2 o más sustancias puras, en las que cada sustancia re]ene su composición y propiedades

Mezcla

Mezcla

Homogénea

Mezcla

Homogénea Heterogénea

Mezcla


Es una mezcla que ]ene composición y propiedades constantes (solución), de modo que no se dis]ngue una sustancia de la otra. Ejemplos; ‐ colorantes disueltos en agua, ‐ aire, ‐ acero.

Mezcla


Es una mezcla que no es totalmente uniforme, de modo que se puede dis]nguir una sustancia de la otra.Ejemplos; ‐ sal con carbón vegetal, ‐ sopa de verduras, ‐ ]za y pizarrón.


Mezcla


Es una mezcla que no es totalmente uniforme, de modo que se puede dis]nguir una sustancia de la otra.Ejemplos; ‐ sal con carbón vegetal, ‐ sopa de verduras, ‐ ]za y pizarrón.


¿Y qué es la leche?

• Estados de la Materia

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• Estados de la MateriaSustancias que fluyen y se adaptan a la forma del

recipiente que los con]ene!"#$%&'(

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Sustancias rígidas y con forma definida

Sustancias que fluyen y se adaptan a la forma del

recipiente que los con]ene!"#$%&'(

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recipiente que los con]ene

Sustancias que pueden expandirse hasta el infinito y que

ocupan todo el recipiente que los

con]ene

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Enfriar o comprimir

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Enfriar o comprimir

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Enfriar o comprimir Enfriar

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Calentar

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Enfriar o comprimir

Calentar o reducir presión

Enfriar

Calentar

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• Propiedades de la MateriaPropiedades químicas: son los cambios que experimenta la materia en su composición; Mg (metálico) + O2 → MgO2 (polvo blanco)

Propiedades psicas: son cambios que experimenta la materia SIN que cambie su composición; cambios de estado sólido‐líquido‐ gaseoso, moler un mineral, azúcar granulada/azúcar en cuadritos.

Propiedades extensivas: son las propiedades que dependen de la can]dad de materia que se examine; el volumen y la masa de una muestra. Todas las propiedades químicas son extensivas.

Propiedades intensivas: son las propiedades que no dependen de la can]dad de material examinado; color, punto de fusión.

Sistema de medidasPara cuan]ficar la materia se usa un sistema de medidas aceptado internacionalmente, el sistema internacional (SI), que se basa en siete unidades fundamentales

Magnitud Nombre de la Unidad Símbolo

longitud Metro m

masa kilogramo kg

tiempo segundo s

corriente eléctrica ampere A

temperatura kelvin K

intensidad luminosa candela cd

cantidad de sustancia mol mol

Todas las demás unidades de medición se derivan de ellas

Por otro lado, el SI posee prefijos que son fracciones o múl]plos de diez para indicar can]dades mayores o menores usando la misma unidad

Prefijo Abreviatura Significado Ejemplo

Exa E 1018

Peta P 1015

Tera T 1012

Giga G 109

Mega M 106 1 megametro (Mm) = 1∙106 m

Kilo k 103 1 kilómetro (km) = 1∙103 m

Hecto h 102

Deca dá 10

Deci d 10‐1 1 decímetro (dm) = 0,1 m

Cen] c 10‐2 1 cen=metro (cm) = 0,01 m

Mili m 10‐3 1 miligramo(mg) = 0,001 g

Micro µ 10‐6 1 microgramo (μg) = 1∙10‐6 gNano n 10‐9

Pico p 10‐12

Femto f 10‐15

Axo a 10‐18

• Definición de algunas unidades de medida

Longitud, metro (m): es la longitud igual a 1’650’763.73 longitudes de onda en el vacío de la radiación correspondiente a la transición entre los niveles 2p10 y 5d5 del átomo de 86Kr (kriptón). Masa, kilogramo (kg): es la masa del proto]po de pla]no iridiado, sancionado por la III Conferencia General de Pesas y Medidas en 1901 y depositado en el Pabellón de Breteuil de Sévres.

Tiempo, segundo (s): es la duración de 9’192’631’770 períodos de la radiación correspondiente a la transición entre los dos niveles hiperfinos del estado fundamental del átomo de 133Cs (cesio).

Temperatura, Kelvin (K): es la fracción 1/273,16 de la temperatura termodinámica del punto triple del agua.

La escala Celsius es la más u]lizada a nivel mundial, debido a que 0 oC es la congelación del agua y 100 oC es la ebullición de la misma.

La escala Kelvin es la escala del SI y la unidad fundamental es K. La relación con la escala Celsius es 0 oC = 273,15, desde donde se ob]ene

K = oC + 273,15

La escala Fahrenheit, es la u]lizada en EEUU, donde el agua se congela a 32 oF, mientras que el punto de ebullición está dado a 212 oF, desde donde surge;

oC = (oF – 32) /1,8

oF = 1,8 (oC ) + 32

• Algunas escalas de temperatura

Una medida ]ene que ser precisa y exacta, pero depende del aparato con que se mide y de la habilidad del que va a medir.

• Análisis de cifras significativas







Buena exac]tudBuena precisión










Mala exac]tudBuena precisión













Mala exac]tudMala precisión

Las cifras significa]vas (c.s.) son los dígitos en una medida adecuadamente obtenida. Para establecerlas, hay algunas reglas:

1.‐ Todos los dígitos que son diferentes de cero, son cifras significa]vas.

Ejemplos : 3,6247 (5 cifras significa]vas) 0,6745 (4 cifras significa]vas)

2.‐ Los ceros que están entre dos dígitos, diferentes de cero son cifras significa]vas.

Ejemplos : 6,609 (4 cifras significa]vas) 50,6 (3 cifras significa]vas) 300,6 (4 cifras significa]vas)

3.‐ Los ceros situados a la derecha de la coma y después de un dígito dis]nto de cero son cifras significa]vas

Ejemplos : 0,0000609 (3 cifras significa]vas) 50,600 (5 cifras significa]vas)

4.‐ Los ceros ubicados a la izquierda de la primera cifra dis]nta de cero, no son cifras significa]vas, indicando solo la posición del punto decimal.

Ejemplo : 0,00006 (1 cifra significa]va)

5.‐ Para números enteros, sin decimales, los ceros situados a la derecha del úl]mo dígito dis]nto de cero pueden o no ser cifras significa]vas, de acuerdo a la forma de escribirlos.

Ejemplo : El número 300 puede tener diversas cifras significa]vas

3∙ 102 o 3,0∙ 102 o 3,00∙ 102

1 c.s 2 c.s. 3 c.s.

Curso de Química General y Orgánica

OD103Dr. Patricio Flores Morales

Otoño-Invierno 2014

Universidad Arturo Prat

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