Unidad 2: Materia y energía Química. Materia Definiciones introductorias materia: cualquier cosa...

Unidad 2:Materia y energía

Química

Materia

Definiciones introductorias

materia: cualquier cosa que tiene masa y volumen

masa:

peso:

volumen:

unidades: L, dm3, ml, cm3 L3declaraciones:

la cantidad de materia en un objeto

el tirón de la gravedad en un objeto

el espacio que un objeto ocupa

sólido, líquido, o gas

composición:

cobre: agua:

características: --

--

átomo: un edificio básico  bloque de materia

qué la materia se hace

muchos átomos del Cu muchos grupos de2 h y 1 O

describir la materia

qué parece, huele como; su masa, temp., etc.

cómo se comporta

diff ~100. clases

Elementos contiene solamente un tipo de átomo

1. los elementos monatomic consisten en unbonded,    “como” los átomos

e.g.,

2. los elementos poliatómicos consisten    de varios “como” los átomos enlazados    junto

elementos diatómicos:

otros:

FE, Al, Cu, él

H2  O2  Br2  F2  I2  N2  Cl2

P4  S8 “7 7 7”

alótropos: diversas formas del mismo elemento adentrolas mismas declaraciones

CARBÓN DEL OXÍGENO

oxígeno-gas

ozono

elementalcarbón grafito

diamante buckyball

(O2)

(O3)

molécula: un grupo neutral de átomos consolidados

DescripciónProducto químico Símbolo

Modelo

1 átomo de oxígeno

1 molécula del oxígeno

2 unbonded átomos de

oxígeno

1 fósforo átomo

1 fósforo molécula

4 unbonded fósforo átomos

O

O2

2 O

P

P4

Los elementos pueden consistir en las moléculas o los átomos unbonded.

4 P

Compuestos

… contener tipos dos o más diversos de átomos… tener características de las cuales ser diferente    los de sus elementos constitutivos

Na (sodio):

Cl2 (clorina):

estalla en agua

gas venenoso

sal de tabla

(NaCl)

Los átomos pueden ser alterados solamentepor medios del _____.

Las moléculas pueden ser alteradaspor medios del ______.

(es decir, reacciones químicas,        cambios químicos)

nuclear

producto químico

e.g., deshidratación del azúcar

C12H22O11(s) 12 C + 11 H2O (g)

Electrólisis del agua

2 H2O (l) 2 H2(G) + O2(G)

Ráfaga atómica en Hiroshima

U

VagosKr

neutrón“bala”

Cada muestra de NaCl prueba iguales,los derretimientos en el mismo temp., y son39.3% Na y Cl 60.7% por Massachusetts.

Composición compuesta 

Todas las muestras de un compuesto dadotener la misma composición.

Gas de fosgeno (COCl2) es el carbón 12.1%,16.2% oxígeno, y clorina 71.7% cercaMassachusetts Hallazgo # de g de cada elemento adentro254 g de COCl2.

C:

O:

Cl:

254 g (0.121) = 30.7 g C

254 g (0.162) = 41.1 g O

254 g (0.717) de = Cl 182.1 g

= 0.828

Una muestra del butano (C4H10) contiene el carbón de 288 ge hidrógeno de 60 g. Hallazgo…

Masa total del A.… de la muestra

B.… % de cada elemento en butano

C.… cuánto g de C y H son en una muestra de 24.2 g

288 g C + 60 g H

82.8% C,17.2% H

= 348 g

g 348C g 288

% C =

= 0.172g 348H g 60

% H =

C:

H:

24.2 g (0.828) = g 20.0 C

24.2 g (0.172) = 4.2 g H

Una muestra de 550 g de óxido del cromo (iii) (Cr2O3)tiene Cr de 376 g. Cuántos gramos de Cr y de Oestar en una muestra de 212 g de Cr2O3¿?

68.4% Crg 550Cr g 376

% del Cr =y

31.6% O

Cr:

O:

212 g (0.684) de = Cr 145 g

212 g (0.316) = 67 g O

óxido del cromo (iii)

Clasificar la materia

 Sustancias (puras) … tener una composición fija

… tener características fijas

ELEMENTOS COMPUESTOS

e.g., e.g., FE, N2, S8, U H2O, NaCl, HNO3

Las sustancias puras tienen una fórmula química.

sulfuro (S8) cloruro sódico (NaCl)

Mezclas  dos o más sustancias mezcladas juntas

… tener composición diversa

… tener características diversas

Las sustancias no son químicamente consolidadas,y ellas… conservar sus características individuales.

Té, anaranjadojugo, océanos,

y el aire esmezclas.

Dos tipos de mezclas

homogéneo: (o solución)

las partículas son microscópicas; la muestra tiene igualescomposición y características en todas partes;mezclado uniformemente 

e.g.,

aleación: una mezcla homogénea de metales

e.g.,

Ayuda de Kool

bronce (Cu + Sn) latón (Cu + Zn) estaño (Pb + Sn)

agua salada

Dos tipos de las mezclas (cont.)

heterogéneo:

diversas composición y características enla misma muestra; irregularmente mezclado 

e.g.,

suspensión: settles en un cierto plazo

e.g.,

ensalada sacudida

salvado de pasa

pintura regalos del nevoso-bulbo

Contraste…

ORO 24K ORO 14K

24/24 de los átomos es oro

elemento

oro puro

14/24 de los átomos es oro

mezcla de oro y de cobre

Au

mezcla homogénea

Au + Cu

MATERIA

Carta para clasificar la materia

SUSTANCIA PURA MEZCLA

ELEMENTO COMPUESTO

HOMOGÉNEO

HETEROGÉNEO

Una muestra de bronce contiene el cobre de 68 g y la lata de 7 g.

A. Encontrar la masa total de la muestra.

B. Encontrar % del Cu y % del Sn.

C. Lo hacen cuántos gramos de cada elemento     ¿una muestra de 346 g de bronce contiene?

Cu de 68 g de + Sn 7 g= 75 g

90.7% Cug 75Cu g 68

% del Cu = y Sn 9.3%

No sabemos. (El bronce es una mezcla y no está necesario

siempre Sn 90.7% Cu y 9.3%.)

Sin embargo, si se asume que estos % estar correcto…

Cu: 346 g (0.907)de = Cu 314 g (y Sn de 32 g)

Separación de mezclas

… implica medios físicos, o la comprobación cambia

1. clasificando:

2. filtro:

por color,forma,textura,etc.

tamaño de partículaes diferente

Separando las mezclas (cont.)

3. imán:

4. cromatografía:

una sustancia debecontener el hierro

algunas sustancias disuelvenmás fácilmente que otros

Separando las mezclas (cont.)

5. densidad: “fregadero contra el flotador”

quizás utilizar una centrifugadora

decantar: para verterdel líquido

sangre después de high-centrifugación de la velocidad

Separando las mezclas (cont.)

6. destilación: diversos puntos de ebullición

fuente de calor

termómetro

agua adentro(refrigerador)

agua hacia fuera(calentador)

más-volátil  sustancia

mezcla

condensador

más-volátilsustancia, ahoracondensado

(es decir, elcon el más bajopunto de ebullición)

Ningunas reacciones químicasser necesario separar mezclas;

las sustancias no son consolidadas.

amalgama dental

Densidad

cómo firmemente está embalado las partículas ser

Densidad =

Unidades típicas:

g/cm3 para los sólidos g/ml para los líquidos

Vm D

volumemass m

  V D

 líquidos y gases

Vidrio: ¿líquido o sólido?

Para encontrar el volumen, utilizar…

1. una fórmula

dislocación del agua

V = l w hV = r2 h

¿V =?

VfinalVinit

Vobjeto = Vfinal - Vinit

2.

** Densidad del agua =

La densidad de un líquido o de un sólido es casi constante,no importa qué la temperatura de la muestra.

1.0 g/ml = 1.0 g/cm3

Cosas que son flotador “menos denso”en las cosas que son “más densas.”

D < 1 g/cm3

La densidad de gases es alto - dependiente en temperatura.

D < 1 g/cm3D > 1 g/cm3D < 1 g/cm3

(Y cosas que que es un fregadero “más denso”en las cosas que son “menos densas.”

Problema galileo del termómetro

En una mañana fría, un profesor camina en asala de clase y avisos fríos que todos los bulbosen el termómetro galileo se amontonanen un grupo. Donde están los bulbos, en¿tapa del termómetro o en la parte inferior?

1. Los bulbos esencialmente han fijado masas

    y volúmenes. Por lo tanto, cada bulbo

    tiene una densidad relativamente fija.

2. El líquido circundante tiene un fijo    la masa, pero su volumen está

extremadamente    temperatura-dependiente.

D1

D2

D3

D4

D5

D1

D2

D3

D4

D5

3. La densidad del líquido se puede escribir como…

liq

liqliq V

m D tan…

… si el líquido es frío: … pero si es caliente:

mliq =

En una mañana fría,¿dónde están los bulbos? EN LA TAPA

  Vliq

mliq   Dliq=

VliqDliq

Cálculos de la densidad

1. Una muestra de plomo (Pb) tiene masa    22.7 g y volumen 2.0 cm3. Hallazgo    densidad de la muestra.

Vm

D 3cm 2.0g 22.7

m

  V D

2. Otra muestra de plomo ocupa 16.2 cm3

    del espacio. Massachusetts de la muestra del hallazgo.

33 cm 16.2

cmg

11.35 m = D V = 184

3cmg

= 11.35

g

V

3cmg

3. Un cilindro sólido de 119.5 g tiene radio    1.8 cm y altura 1.5 cm. Hallazgo    densidad de la muestra.

1.5 cm

   1.8 cm

m

  V D

m

V = r2 h

Vm

D

= (1.8 cm)2(1.5 cm)

= 15.3

3cm 15.3g 119.5

= 7.81

cm3

4. Un sólido rectangular de 153 g    tiene longitudes del borde 8.2 cm,    5.1 cm, y 4.7 cm.

    ¿este fregadero del objeto en agua?

8.2 cm

5.1 cm

4.7 cm

m

  V D

Vm

D

(La densidad del objeto del hallazgo y la compara a la densidad del agua.)

m

V = l w h

= 8.2 cm (5.1 cm) (4.7 cm)

3cmg

= 197

3cm 197g 153

= 0.78

cm3

< 1 No; flota.

Características de la materia

Las características QUÍMICAS dicen cómo una sustancia

 reacciona con otras sustancias.Las características FÍSICAS se pueden observar fuera

químicamente cambio de la sustancia.

Las características EXTENSAS dependen de la cantidad   del presente de la sustancia.

Las características INTENSIVAS no dependen de  cantidad de sustancia.

UN

O D

E É

ST

OS

Y

UN

O D

E É

ST

OS

P,

Ejemplos:

conductividad eléctrica ...........................

reactividad con agua ..............................

contenido de calor (energía total) .....................

dúctil: puede ser dibujado (tirado) dentro del alambre .....

maleable: puede ser martillado en forma…

frágil .................................................

magnetismo ..........................................

C,

P,

I

I

E

P, I

P, I

P, I

P, I

Estados de la materia

LÍQUIDO SÓLIDO GAS

(())

(())

(())

(())

(())

(())

(())

(())

(())

(())

(())

(())

(())

(())

(())

el vibrar el traducir;cierre junto

el traducir rápidamente;lejos aparte

Cambios en estado

La energía puso en sistema.

Energía quitada de sistema.

LÍQUIDO GASSÓLIDO

congelación condensación

deposición

sublimación

ebulliciónfusión

Energía capacidad de hacer el trabajo

energía potencial:

energía cinética:

--

--

e.g.,

energía almacenada

almacenado en enlaces entre los átomos

en alimento,

energía del movimiento

el menear, traduciendo,y rotación de partículas

-- movimiento “caliente” de las partículas del gasmás rápidamente, tener más KE

gasolina, baterías

Ley de la conservación de la energía:

2 H2     + O2     2 H2O   

Edespués = Eantes

+

+ energía

+¡W

HOOF!

Para la combustión del acetileno…

EL PEreactivo

EL PEproductos

KEtapón

calor, luz, sonido

EN

ER

GÍ

A

CO2 + H2OC2H2 + O2

Se conserva la energía.

Cambios de la energía

cambio endotérmico: el sistema absorbe calor

cambio exotérmico: el sistema lanza calor

--

--

Elegir “endo” o el “exo.”

regar la ebullición

empapelar el burning

cocer la condensación al vapor

CO2 sublimación

congelación del agua

fusión del hielo

el cubilete siente frío

el cubilete siente caliente

ENDO

EXO

EXO

ENDO

EXO

ENDO

R

P

 Ene

rgía

 endotérmico exotérmico

R

P Ene

rgía

ACTIVACIÓNENERGÍA

(la mayoría de las reacciones químicas) (fotosíntesis)

CO2 + H2 C de O + de la luz del sol6H12O6 + O2

C + O2  CO2

El topo

Los átomos son así que pequeño, es imposible contarlos cercalas docenas, los millares, o aún millones.

Para contar los átomos, utilizamos el concepto del topo.

1 topo de     átomos =

Es decir, 1 topo de átomos = de átomos del _______.

El topo es la unidad del SIpara la “cantidad de sustancia.”

602.000.000.000.000.000.000.000 átomos

6.02 x 1023

¿Cómo grande es un topo?

… sobre el tamaño de un chipmunk,pesaje de cerca de 5 onzas. (140 g), ytener una longitud de cerca de 7 pulgadas (18 cm).

Signifiqué, “cómo son grandes es 6.02 x 1023?”GRANDE.

6.02 x 1023 los mármoles cubriríantierra entera (océanos incluyendo)

… a una profundidad de 2 millas.

6.02 x 1023 $1 cuentas apilaron cara a cara

… y trasero … 7.5 millones de veces.

Tarda a luz 9.500 años para viajar eso lejos.

estiraría del Sun a Pluto

Para cualquie elemento en la tabla periódica,un topo de ese elemento

(es decir, 6.02 x 1023 átomos de ese elemento)tiene una masa en los gramos iguales al decimal

número en la tabla para ese elemento.

 Él2

 4.003

Ne10

20.180

AR18

39.948

Kr36

83.80

Xe54

131.29

Rn86

(222)

1 topo de (es decir, 6.02 x 1023) átomos del heliotiene una masa de 4.0 gramos.

1 mol Ne = g 20.21 mol AR = 39.9 g1 mol Kr = 83.8 g

1 mol de Xe = 131.3 g

1 mol Rn = 222 g

1 mol = 6.02 x 1023 partículas

TOPO(mol)

Masa(G)

Partícula(átomos)

1 mol = masa molar (en g)

Diagrama de la isla

Problemas del diagrama de la isla

1. Cuántos topos son 3.79 x 1025 ¿átomos del cinc?

= 63.0 mol de Zn

( )1 mol6.02 x 1023 en.

3.79 x 1025 en.

2. ¿Cuántos átomos son 0.68 topos de cinc?

= 4.1 x 1023 en. Zn( )1 mol6.02 x 1023 en.

0.68 mol.

3. ¿Cuántos gramos son 5.69 topos de uranio?

5.69 mol ( )1 mol238.0 g

= 1.354 g U= 1.35 x 103 g U

4. Cuántos gramos son 2.65 x 1023 ¿átomos del neón?

( )1 mol

de = Ne 8.9 g

g 20.2( )1 mol6.02 x 1023 en.

2.65 x 1023 en.

5. ¿Cuántos átomos son 421 g de prometio?

421 g( )1 mol145 g ( )1 mol

6.02 x 1023 en.

= 1.75 x 1024 en. P.M.

h

h