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DISEÑADA POR: DEPARTAMENTO DE ASESORÍA A LA EDUCACIÓN DAE DIRECTOR: JUAN CARLOS PLATA FUENTES ADECUACIÓN PEDAGÓGICA: CARLOS JULIO ARREDONDO S. CUCUTA 2006 TALLER 1 GENERALIDADES El módulo que se presenta a continuación, contiene la base teórica para el estudio de la química, teniendo en cuenta que los conceptos de este taller son el inicio para el buen entendimiento y desarrollo de esta área es importante su comprensión y resolución a conciencia de los ejercicios propuestos y los problemas que se presentan como una auto evaluación al final de cada módulo. QUÍMICA: es la ciencia que estudia los cambios sufridos por la materia y la composición de la misma. MATERIA: denominamos materia a todo aquello capaz de impresionar a nuestros sentidos, que posee masa y ocupa un espacio determinado. Einstein la define como energía concentrada. UNIDADES Y MEDIDAS En química se hace necesario tener en cuenta proporciones, propiedades, cantidades, etc., de sustancias. Cuando medimos, comparamos una unidad patrón con la propiedad que se quiere determinar. SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES (SI) En 1960 la conferencia general de pesos y medidas modificó y adaptó el sistema métrico SI; para la química los que nos interesan son: MAGNITUDUNIDADSIMBOLOMASAKilogramoKgTEMPERATURAKelvinKCANTIDAD DE SUSTANCIAMolMolLas demás unidades se pueden derivar de estas básicas NOTACIÓN CIENTÍFICA Se utiliza cuando el número que deseamos expresar es muy grande o muy pequeño, entonces se utilizan multiplicadores decimales y de prefijos, para obtener múltiplos y submúltiplos de las unidades básicas. (Ver tabla taller uno de Física). FACTORES DE CONVERSIÓN Es la razón entre dos unidades equivalentes, expresadas en unidades diferentes. Se obtienen relacionando las dos unidades. Ejemplo: 1Kg = 103g _ 1___ = 103 = 1 103 Kg 1 Kg En un problema se puede realizar con la siguiente expresión: Unidad deseada = Cantidad planteada Unidad deseada Unidad planteada PROPIEDADES DE LA MATERIA - EXTRINSECAS: que son generales a todos los cuerpos. Ejemplo: volumen, masa, peso, inercia, etc. - INTRINSECAS: son las propiedades que hacen diferentes a un material de otro. Ejemplo: dureza, densidad, brillo, combustión, punto de ebullición, etc. Y se dividen en: Físicas: son aquellas que al operar un cambio no afectan la estructura del material. Químicas: las que tienen un cuerpo al entrar en reacción. Ejemplo: acidez, basicidad, reacción con oxidantes, etc. Se denomina volumen al espacio que ocupa un cuerpo en sus tres dimensiones: largo, alto, ancho. En cuanto a la densidad, podemos hacer referencia a la masa de un cuerpo en un volumen determinado. MASA Y PESO Son conceptos que tienden a confundirse; mientras la masa hace relación a la cantidad de materia que tiene un cuerpo. la definición de peso es: la fuerza que la gravedad realiza sobre cualquier objeto. Así mismo, en química se habla de términos como material y sustancia. Sustancia es una forma específica de materia: mientras que el material hace relación a la calidad de una materia (vidrio, porcelana, madera, etc.). Cuando nos referimos a la masa de un cuerpo nos referimos en realidad a su peso. Por lo tanto la ecuación de la densidad será: d = m /v de donde v = m /d m = v . d Donde: d = densidad m = masa (generalmente en gramos) v = volumen (en centímetros cúbicos) Ejemplo: Determinar la densidad de un cuerpo que posee un volumen de 2.5 cc y una masa de 10 g. Solución: m = 10 9 v = 2.5 cc d=? d=10 9 /2.5 cc d = 4 g/cc ENERGIA En los procesos que implican cambios, tanto de posición (físicos) de estado, o estructurales (químicos) se necesita una "fuerza" que promueva dichos cambios a esta fuerza la denominamos Energía. Existen varias clases de energía a saber: térmica, radiante, química, cinética, potencial, nuclear y eléctrica. El calor y la temperatura son conceptos, asociados a la energía pero entre si muy diferentes. Mientras el calor es una forma de energía que está con relación a dos sistemas en continuo flujo energético y por lo tanto susceptible a ser percibido (cualitativamente), la temperatura mide la intensidad de esta energía, la temperatura es una magnitud. Existen en la actualidad varias escalas internacional mente reconocidas, en todas ellas existen tres puntos base de medición: la temperatura del punto triple, el punto de ebullición del agua y su punto de congelación; son en su orden: la centígrada o celsius. la Fahrenheit, la Kelvin y la escala Ranking. 100º 212º 373º 671º Punto de ebullición del agua 0º 32º 273º 491º Punto de congleación del agua 0º ºC ºF ºK ºR 0º 0º Las conversiones de una escala a otra son como sigue: de °C a °F °F = 9 ºC + 32 5 de °F a °C °C = 5 (ºF ¨C 32) 9 de °C a °C °C = ºC + 273 de °K a °C °C = ºK - 273 Los tipos de mezclas para su separación utilizan diversas clases de métodos físicos que ayudan a dicho proceso; dependiendo del tipo de mezcla: Sólida - Sólida: tamizado (arena y piedra) Liquida - Liquida: destilación, decantación Sólida - Líquida: sedimentación, etc. La materia se presenta en cinco estados: sólido, liquido, gaseoso, plasma y coloidal. ESTADO GASEOSO: no presenta volumen ni forma definidos, alta difusión, baja densidad, presenta la forma del recipiente que lo contiene. ESTADO LIQUIDO: su forma es variable, su volumen es constante, obtiene la forma del recipiente que lo contiene. ESTADO SÓLIDO: presentan forma y volumen definida. ESTADO PLASMÁTICO: es un estado de desorden molecular presentado por altísimas temperaturas, Ej.: el Sol. En química hacemos énfasis en los estados sólido, liquido y gaseoso. ESTADO COLOIDAL: presenta mayor viscosidad que el líquido y menor cohesión que el sólido. Se considera un estado intermedio entre estos dos. PROBLEMAS RESUELTOS 1. Recordemos cómo podemos expresar 1.02 Kg en gramos: X gr = 1.02 Kg 1000 g_ = 1020g = 1.02 X 103g 1 Kg = 1.02 Kg 103g = 1020 g = 1.02 x 103g 1 Kg 2. A una sustancia se le conoce su densidad en 5.20 g/mol. Si tenemos 8 g, ¿qué espacio ocupará? d = mlv = mld d = mlv v = m/d v = 8 g / 520. g /mL v = 1.54 mL 3. ¿350°C corresponden a cuántos °F? °F = 9 / 5 x 350 °C + 32 = 630 + 32 = 662 ºF TEST COLEGIO: ___________________ NOMBRE________________ GRADO: ___ LECTURA Para profundizar los conocimientos sobre la constitución de la materia, es necesario investigar sus propiedades. Ciertas características bastante nítidas permiten orientar este estudio. Es posible medir el calor, la conductividad eléctrica, la dureza, la densidad, etc. Puede también estudiarse desde otro punto de vista: sabiendo que está' compuesta de átomos, se averiguan algunas propiedades fundamentales de estas partículas y luego se imagina cómo pueden estar ligadas y que características presentan al estar reunidas. Así, el conocimiento de la estructura íntima de los cuerpos se logra a través del análisis de modelos imaginados teóricamente, a partir de los cuales se puede deducir las propiedades que el cuerpo debe presentar. Esta es la única manera de penetrar en el mundo de los átomos y de las moléculas porque con ningún microscopio se puede observar la estructura molecular de un gas y ningún tipo de experimento permite tomar un átomo con las manos para someterlo a mediciones directas. A partir de la medida de las propiedades macroscópicas de los cuerpos y a través de la comparación de los resultados obtenidos con los previstos teóricamente para los distintos modelos, avanza el concepto de la estructura de la materia, eliminando modelos equivocados o insuficientes y reemplazándolos por unos más perfeccionados que incluyen propiedades cada vez más semejantes a las de los cuerpos reales. El caso más simple de este estudio corresponde a los gases, porque es más fácil determinar las propiedades de la materia en ese estado que en el líquido, por lo menos por vías teóricas. Además, algunas propiedades presentadas por pequeños grupos de átomos y moléculas permiten intuir las propiedades que deben manifestar grupos más numerosos de estas partículas. Los resultados de este método -que busca interpretar las propiedades macroscópicas a partir del comportamiento de sus componentes microscópicos- se tradujeron en fórmulas establecidas y reunidas en la teoría cinética de los gases. Inicialmente, esa teoría fue creada para interpretar las propiedades de los gases; luego a medida que se fue acumulando información, se le generalizó de forma tal que se pudiera aplicar tanto a los líquidos como a los sólidos también. PREGUNTAS DE SELECCIÓN MÚLTIPLE CON ÚNICA RESPUESTA (TIPO 1) 1. el título del articulo puede ser A. estructura de la materia B. profundización en la ciencia C. propiedades de la materia D. los modelos atómicos 2. Por el método de estudio de la materia se puede clasificar como A. netamente teórico B. teórico - práctico C. inductivo D. científico 3. Una forma de profundizar en el conocimiento de la materia A. analizar modelos imaginados teóricamente B. realizar observaciones microscópicas C. seguir los pasos del método científico D. comprobar la teoría a través de la práctica PROBLEMAS PLANTEADOS A. Una sustancia X tiene un punto de fusión de 24 ºC y un punto de ebullición de 78 ºC, cuando se encuentra al nivel del mar. 4. Cuando se somete a una temperatura de 323 ºK, ¿en qué estado se encuentra la sustancia? A. sólido B. líquido C. gaseoso D. coloidal 5. El momento en que la sustancia pasa de estado líquido a estado gaseoso corresponde a A. 24°C B. 110°F C. 293 °K D. 172 °F. 6. El proceso que se podría utilizar para separar esta sustancia del agua a temperatura ambiente es: A. precipitación B. destilación C. tamizado D. sedimentación B. Después de analizar una sustancia en el laboratorio, arrojó los siguientes datos: Masa Volumen P. Fusión Color Olor43 g 86 ml 83 ºC Blanco Leve 7. ¿A qué paso del método científico corresponde la anterior recolección de datos? A. planteamiento de hipótesis B. análisis de resultados C. experimentación D. conclusión 8. El proceso que podemos utilizar para separar la sal es A. decantación B. destilación C. Tamizado D. precipitación 9. La densidad de la solución es A. 0.5 g/ml B. 0.5 g C. 0.5 ml/g D. 2 g/mi" C. Teniendo la siguiente información: COMPUESTO 1 COMPUESTO 2 100 g de sustancia 1 litro de sustancia p. ebullición 92 ºC p. Ebullición 36 ºC p. fusión 4 ºC p. Fusión ¨C 130ºC densidad: 1 g/ml densidad 0.63 g/ml Sustancia polar Sustancia Apolar 10. Podemos deducir que el volumen del compuesto 1 es A. 2 ml B. 0.01 ml C. 92 ml D. 100 ml 11. Podemos afirmar que al unir el compuesto 1 y el compuesto 2 se forma A. una fase B. dos fases C. una solución parcial D. una solución total 12. El método mas adecuado para separar estas sustancias es A. filtración B. decantación C. destilación D. precipitación TALLER 2 ESTRUCTURA DE LA MA TERIA Este taller trata la unidad fundamental de la materia, el átomo, que es de suma importancia para el entendimiento de la forma como se comporta la materia a nivel macro molecular a través del estudio de los modelos imaginados teóricamente por los grandes atomistas desde los griegos hasta nuestra era nuclear donde cada aporte es un grano de arena para llegar a su verdadera esencia. EL CONCEPTO ATÓMICO El concepto actual del átomo es el resultado de una serie de ideas a través de la historia; correspondientes a la teoría atómica: DEMÓCRITO y LEUCIPO (460-370 a.C.) Grecia: propusieron teóricamente, un modelo atómico que aunque no tenía ningún fundamento experimental, sentó las bases de la esencia de la materia: - La materia está constituida por partículas muy pequeñas a las cuales denominaron átomos. - Todas las cosas materiales están compuestas por átomos sólidos. - Entre los átomos solo existe vacío. - Los átomos son indivisibles de allí su nombre. - Los átomos son eternos. - Los átomos de diferentes cuerpos difieren entre sí por su tamaño, distribución geométrica y forma. - Las propiedades de la materia son el resultado del agrupamiento de los átomos. JOHN DAL TON (1808). Gran Bretaña: estudió y revisó la teoría atómica griega, presentó en 1808 sus postulados en los cuales había similitud con la escuela griega pero agregando: - Los átomos son las unidades que entran en juego para las reacciones químicas. - Las combinaciones de los átomos se efectúan cuando diferentes tipos de átomos se unen en proporciones numéricas simples para formar compuestos. - Las masas relativas de los átomos que forman un compuesto están representadas por las masas relativas de los átomos que reaccionan. - En su teoría Dalton ya nos habla de reacción química y del principio de la conservación de la materia. JOSEPH JOHN THOMPSON (1897) Gran Bretaña: postuló en su teoría que tiene como fundamento el descubrimiento del electrón que: - La materia es totalmente neutra, lo que supone que junto a los electrones debe existir una carga que contrarreste su carga. - Los electrones podían viajar fuera de la sustancia (tubos de descarga) pero la carga positiva no. Con estas inferencias Thompson elaboró un modelo atómico que fue llamado el modelo del pudín, existiendo una masa positiva en la cual se incrustaban los electrones para contrarrestar la carga. ERNEST RUTHERFORD (1911). Gran Bretaña: al estudiar la radioactividad notó que la mayoría de las partículas atravesaban una lámina muy delgada de platino pero otras desviaron la dirección entre los átomos; si fuesen compactas todas las partículas alfa chocarían contra los átomos. Según Rutherford "el átomo está constituido por un núcleo central en el que se encuentra casi la totalidad de la masa y toda la carga positiva de átomo. rodeado de los electrones necesarios para anular la carga positiva". NIELS BOHR (1975). Gran Bretaña: aplicó la teoría cuántica de la radiación al átomo de Rutherford, modificándola de manera que diera cuenta los hechos experimentales relativos a la emisión de luz. Se basa su modelo en los siguientes postulados: - Los electrones se localizan alrededor del átomo en niveles de energía. - La energía de los niveles aumenta de adentro hacia fuera. - Los electrones poseen cierta energía que les permite mantenerse dentro de un nivel de energía. - Los electrones pueden ganar energía y ascender a un nivel de energía superior (absorción atómica), luego de un tiempo devuelven la energía al medio y desciende a su nivel (emisión atómica). Borh plantea su modelo atómico como un sistema planetario en el cual los átomos giran alrededor del sol. Supuso que la energía esta cuantificada, con valores definidos. A cada nivel se le asigna un número denominado número cuántico principal. Su número máximo es de 7 niveles de energía que se enumeran de adentro hacia fuera o se le colocan las letras K, L, M, N, O, P, Q, ubicándolas de adentro hacia fuera. |
