¡Descarga tema1 y más Apuntes en PDF de Química solo en Docsity!
Propiedades de la materiaPropiedades de la materia
Materia:
ocupa espacio, tiene una propiedad llamada
Materia:
ocupa espacio, tiene una propiedad llamada masa.
Composición:
partes o componentes.
Composición:
partes o componentes.^ Por ejemplo: H
O, 11.9% H y 88.81% O. 2
Propiedades: características distintivas.
físicas
: relacionadas con procesos que no
físicas
: relacionadas con procesos que no
afectan a su composición (maleabilidad, fusión,..)afectan a su composición (maleabilidad, fusión,..) químicas
: suponen cambios en su composición
(combustión, reducción,..)(combustión, reducción,..)
Clasificación de la materia
1_
Materia
Clasificación de la materia
Materia (materiales) Procesos físicos
Sustancia
pura
Mezcla
Elemento
Compuesto
Mezcla homogénea
Mezcla
Reacciones
Elemento
Compuesto
homogénea (disoluciones)
Mezcla heterogénea
químicas
Sustancia: materia con composición constante y propiedades definidasSustancia: materia con composición constante y propiedades definidas Mezcla: combinación de sustancias
Separación de mezclasSeparación de mezclas
Separación de mezclas Cromatografía
1_
Sustancias para ser separadas disueltas en líquidoseparadas disueltas en líquido
mezcla
Líquido eluyenteeluyente A^
B^
C
GC
- MS de una mezcla de ácidos grasos y el patrón interno GC
- MS de una mezcla de ácidos grasos y el patrón interno
Clasificar como elemento, compuesto, mezcla homogénea o heterogénea: sacarosa, cloruro de magnesio, acero,o heterogénea: sacarosa, cloruro de magnesio, acero, gasóleo, aceite de oliva, oro, argón
Los elementos químicosLos elementos químicos
Se conocen alrededor de 115 elementos químicos;Se conocen alrededor de 115 elementos químicos; algunos existen en la naturaleza formando parte de sustancias simples (por ejemplo ozono, diamante..) osustancias simples (por ejemplo ozono, diamante..) o compuestos químicos; otros han sido creadoscompuestos químicos; otros han sido creados artificialmente en reactores químicos o aceleradores de partículas, son inestables y sólo existen durantepartículas, son inestables y sólo existen durante milésimas de segundo. Cada elemento químico hace referencia a una clase deCada elemento químico hace referencia a una clase de átomos que tienen en común el número de protones en su núcleo
su núcleo
El átomo nuclearEl átomo nuclear
Protones de Rutherford, 1919Rutherford, 1919
Neutrones de James
Chadwick, 1932
Electrones de
Chadwick, 1932
Electrones de Thomson, 1897Thomson, 1897
Ejercicio Ejercicio 3. Calcular el cambio de masa que se produce cuando 2 3. Calcular el cambio de masa que se produce cuando 2 protones y dos neutrones se fusionan para dar lugar a un núcleoprotones y dos neutrones se fusionan para dar lugar a un núcleo de helio. Calcular también la variación de energía asociada según la ecuación de Einstein (E=mc
2 ), para la cantidad de 1
según la ecuación de Einstein (E=mc
2 ), para la cantidad de 1
átomo. Masa de un núcleo de He = 4.00150 umaMasa de un núcleo de He = 4.00150 uma Masa de un protón= 1.00073 uma Masa de un neutrón= 1.00087 uma^4
. Calcular el cambio de masa y el cambio de energía que se produce en la desintegración radioactiva de 1 átomo de uranio
produce en la desintegración radioactiva de 1 átomo de uranio
- Los núcleos de esta reacción tienen las siguientes masas: 238
U, 238.0003 uma;
234
Th, 233.9942 uma ;
(^4) He, 4.0015 uma
238
U
(^234)
Th +
(^4) He
238
U, 238.0003 uma;
234
Th, 233.9942 uma ;
(^4) He, 4.0015 uma
238
U
(^234)
Th +
(^4) He
Números atómicos y números deNúmeros atómicos y números de
masa. Isótoposmasa. Isótopos
Para representar la composición de cualquier átomo
particular, empleamos el siguiente simbolismo:
nú
m
er
o^
de
p
n
úm
er
o^
de
n
A
E
símbolo del elemento
nú
m
er
o^
de
p
n
úm
er
o^
de
n
nú
m
er
o^
de
p
A Z
A= número de masa
E Z = número atómico
nú
m
er
o^
de
p
Z
A= número de masa
Z = número atómico
Isótopos: Atomos del mismo elemento (igual Z) con diferenteIsótopos: Atomos del mismo elemento (igual Z) con diferente masa (diferente número de neutrones, diferente A)^3
535 Cl 17
(cloro-35, abundancia 75.53%; 34.97 uma)
7 C
l
MA (Cl)= 35.46 uma
C
l^
(cloro-37, abundancia 24.47%; 36.97 uma)
C
l
C
l^
(cloro-35, abundancia 75,53%; 34,97 uma)
C
l^
(cloro
- 37, abundancia 24,47%; 36,97 uma)
C
l^
(cloro
- 37, abundancia 24,47%; 36,97 uma)
MA (Cl) = M (
35
Cl) x 0.7553 + M (
37
Cl) x 0.
MA (Cl) = M (
35
Cl) x 0.7553 + M (
37
Cl) x 0.
MA (Cl)= 35.46 umaMA (Cl)= 35.46 uma
Masa y abundancia de los isótopos naturales de algunos átomos Elemento
Isótopo
Masa (u)
Abundancia (%)
Masa atómica (u)
Hidrógeno
1 H
1,
99,
1,
Hidrógeno
H^
1,
99,
1,
2 H
2,
0,
Carbono
12 C^
12,
98,
12,
13 C^
13,
1,
13 C^
13,
1,
Nitrógeno
14 N^
14,
99,
14,
Oxígeno
16 O
15,
99,
Oxígeno
16 O
15,
99,
17 O
16,
0,
15,
18 O
17,
0,
18 O
17,
0,
Sodio
23 Na
22,
100
22,
Cloro
35 Cl
34,
75,
35,
Cloro
Cl
34,
75,
35,
37 Cl
36,
24,
Estaño
112
Sn
111,
0,
114
Sn
113,
0,
114
Sn
113,
0,
115
Sn
114,
0,
116
Sn
115,
14,
116
Sn
115,
14,
117
Sn
116,
7,
118,
118
Sn
117,
24,
Sn
117,
24,
119
Sn
118,
8,
120
Sn
119,
32,
Sn
119,
32,
122
Sn
121,
4,
124
Sn
123,
5,
Espectrómetro de masasEspectrómetro de masas
Masa
(^12)
C
1 uma =
Masa
(^12)
C 6
Aplicaciones de la espectrometría de masasAplicaciones de la espectrometría de masas
Las aplicaciones son tan numerosas y abarcan tantos campos que resultacomplicado citarlas todas; a continuación veremos las más características: Elucidación de la estructura de moléculas orgánicas y biológicas.Determinación del peso molecular de péptidos, proteínas y oligonucleicos. Determinación de secuencias de aminoácidos en muestras de polipéptidos yproteínas. Detección e identificación de especies separadas por cromatrografía yDetección e identificación de especies separadas por cromatrografía y electroforesis capilar. Identificación de drogas de abuso y sus metabolitos en sangre, orina y saliva.Identificación de drogas de abuso y sus metabolitos en sangre, orina y saliva. Control de gases en enfermos respiratorios durante los procesos quirúrgicos. Pruebas para confirmar la presencia de drogas en sangre de caballos dePruebas para confirmar la presencia de drogas en sangre de caballos de carreras y en atletas olímpicos. Datación de ejemplares en arqueología.Datación de ejemplares en arqueología. Análisis de partículas en aerosoles. Determinación de residuos de pesticidas en alimentos.Determinación de residuos de pesticidas en alimentos. Control de compuestos orgánicos volátiles en el agua de suministro
EjerciciosEjercicios^5
. Por medio de un espectrómetro de masas se determina que la relación de masas
(^114)
Sn y
(^12)
C es 9.49189. ¿Cuál
que la relación de masas
(^114)
Sn y
(^12)
C es 9.49189. ¿Cuál
es la masa de un átomo de
(^114)
Sn?
es la masa de un átomo de
Sn?
. Los dos isótopos naturales del bromo (
79
Br y
(^81)
Br)
tienen masas de
78.9183 y
uma. Si la masa
tienen masas de
78.9183 y
uma. Si la masa
atómica ponderada es 79.909 uma, calcular laatómica ponderada es 79.909 uma, calcular la abundancia de cada isótopo.
El número de AvogadroEl número de Avogadro
Un
mol
es una cantidad de sustancia que
Un
mol
es una cantidad de sustancia que
contiene el mismo número de entidadescontiene el mismo número de entidades elementales que el número de átomos de^ carbono-12 que hay en una cantidad de
12 g (
exactamente)
de carbono
12 g (
exactamente)
de carbono
N
= 6.02214199 x 10
23
mol
-^1
N
A
= 6.02214199 x 10
23
mol
-^1
. El glutamato monosódico es un potenciador de sabor 12 . El glutamato monosódico es un potenciador de sabor de la comida. Calcular la fórmula empírica de una muestra que contiene 35.51% de C, 37.85%O, 4.77%H, 8.29%N yque contiene 35.51% de C, 37.85%O, 4.77%H, 8.29%N y 13.60% de Na.
Sol: C
H 5
NO 8
Na 4
. Una sustancia orgánica contiene C, H y O. A 250 ºC y 750 13.60% de Na.
Sol: C
H 5
NO 8
Na 4
. Una sustancia orgánica contiene C, H y O. A 250 ºC y 750 mm Hg, 1.65 g de dicha sustancia en forma de vapor ocupan 629 mL. Su análisis químico elemental es el siguiente: 63.1 %629 mL. Su análisis químico elemental es el siguiente: 63.1 % de C y 8.7 % de H. Calcule su fórmula molecular. Sol: C
H 6
O 8
2
Reacciones y Ecuaciones químicasReacciones y Ecuaciones químicas
4 N
H
( 3 g)
5
O
( 2 g)
4 N
O
(g
)^ +
6
H
O 2
(g
)
900ºC
4 N
H
( 3 g)
5
O
( 2 g)
4 N
O
(g
)^ +
6
H
O 2
(g
)
Pt-Rh D
is
ol
ve
nt
e^
1ª Etapa del procesoOtswald
D
is
ol
ve
nt
e^
1ª Etapa del procesoOtswald para la producción de ácido nítriconítrico
C
H
O
(a
q)
H
O
2 C
H
O
(a
q)
t.^
fi
s.
C
12
H
22
O
11
(a
q)
H
O 2
2 C
H 6
12
O
6
(a
q)
t.^
fi
s.
maltasa
m
al
to
sa
gl
uc
os
a
m
al
to
sa
gl
uc
os
a
·reactivos y productos; coeficientes estequiométricos·estado físico ·condiciones (P, T, cat., disolvente)·rendimiento
-Reacciones en fase heterogénea y en fase homogénea
Reacciones en disolución. Catálisis homogénea y heterogéneaReacciones en disolución. Catálisis homogénea y heterogénea (proceso Ostwald; catalizadores más estables). El agua como(proceso Ostwald; catalizadores más estables). El agua como disolvente. Química verde. Otros disolventes “verdes” (líquidos iónicos).iónicos). -Medida de la concentración
: molaridad, molalidad, ppm, ppb
Agua: ppm= 1g/
6
g agua= 1g/
6
ml= 1g/
3 L= 1mg/L
Agua: ppm= 1g/
6
g agua= 1g/
6
ml= 1g/
3 L= 1mg/L
Aire: ppm= 1ml/
6
ml aire= 1ml/
3 L= 1ml/m
3
Aire: ppm= 1ml/
ml aire= 1ml/
L= 1ml/m
. La concentración del bicarbonato sódico en el jugo 14 . La concentración del bicarbonato sódico en el jugo pancreático es de 0.15M. Reacciona con el ácido clorhídrico estomacal para formar dióxido de carbono, agua y cloruro deestomacal para formar dióxido de carbono, agua y cloruro de sodio. Cuántos litros de carbonato sódico 0.15M se necesitan para reaccionar con 0.7L de ácido clorhídico 0.16M?
Sol:0.75L
para reaccionar con 0.7L de ácido clorhídico 0.16M?
Sol:0.75L
. Cuál es la molaridad de una disolución de NaCl que 15 . Cuál es la molaridad de una disolución de NaCl que contiene 1.63 ppm de Na?.
Sol:7.08 10
M
contiene 1.63 ppm de Na?.
Sol:7.08 10
M
EjerciciosEjercicios^16
. Cuántos gramos de N
2
se producen a partir de 2.01 mol de
N
O
N
H 2
(l) + N 4
O 2
(l) 4
N
(g) + H 2
O(l) 2
N
O 2
. Calcular los gramos de N
2
necesarios para producir 2.25 mol
de NH
3
según el proceso Haber, teniendo en cuenta que el
de NH
3
según el proceso Haber, teniendo en cuenta que el
rendimiento es del 24%. Sol:131.25g
N
(g) + H 2
(g) 2
NH
(g) 3
. Determinar el reactivo limitante y el rendimiento teórico (en gramos de C
H
) cuando reaccionan 70g CaC
y 65g H
O
gramos de C
H 2
) cuando reaccionan 70g CaC 2
2
y 65g H
O 2
según:según:
CaC
(s) + H 2
O(l) 2
Ca(OH)
(s) + C 2
H 2
(g) 2
Si se obtuvieron 15g de C
H 2
, cuál fue el rendimiento?Sol:52.8% 2
11/09/201311/09/
. El titanio, un metal fuerte, ligero y resistente a la corrosión, se utiliza en la construcción de naves espaciales, aviones, yse utiliza en la construcción de naves espaciales, aviones, y para la construcción de bicicletas. Se obtiene mediante la reacción de cloruro de titanio (IV) con magnesio fundido:reacción de cloruro de titanio (IV) con magnesio fundido:
TiCl
(g) + 2Mg(l) 4
2MgCl
(l) + Ti(s) 2
TiCl
(g) + 2Mg(l) 4
2MgCl
(l) + Ti(s) 2
En cierto proceso industrial 3,54 10
7 g de TiCl
4
se hacen
reaccionar con 1,13 10
7
g de Mg. a) Calcular el rendimiento
reaccionar con 1,13 10
7
g de Mg. a) Calcular el rendimiento
teórico de Ti, en gramos. b) Calcular el rendimiento porcentual si en la práctica se obtienen realmente 7,91 10
6 g de Ti.
si en la práctica se obtienen realmente 7,91 10
6 g de Ti.
. El oligisto, Fe
O 2
, es un mineral utilizado para la obtención 3
de hierro. Cuando se tratan 100 kg se obtienen 56 kg de Fe.
) ( 3 ) ( 2 ) ( 3 )
(^
g
CO
l Fe
g
CO
s O Fe
→
de hierro. Cuando se tratan 100 kg se obtienen 56 kg de Fe.
) ( 3 ) ( 2 ) ( 3 )
(^
2
3 2
g
CO
l Fe
g
CO
s O Fe
→
Indicar: a) cuál es la cantidad teórica de Fe (en gr)Indicar: a) cuál es la cantidad teórica de Fe (en gr) b) cuál es el rendimiento de la reacción Sol:80.06% c) la cantidad de Fe
O
que es necesario procesar para obtener
c) la cantidad de Fe
O 2
3
que es necesario procesar para obtener
una tonelada de Fe. Sol:1785kg
.^
Una
forma
de
obtener
alcohol
etílico,
C
H 2
OH, 5
es
.^
Una
forma
de
obtener
alcohol
etílico,
C
H 2
OH, 5
es
fermentando frutas que contengan glucosa, C
H 6
12
O
, según 6
la
reacción
:^
C
H
O
C
H
OH
CO
la
reacción
:^
C
H 6
12
O
6
C
H 2
OH 5
CO
2
¿Qué
masa
de
alcohol
etílico
se
puede
obtener
con
la
fermentación
de
kg
de
manzanas
si
el
rendimiento
del
fermentación
de
kg
de
manzanas
si
el
rendimiento
del
proceso
es
del
Las
manzanas
contienen
de
proceso
es
del
Las
manzanas
contienen
de
glucosa. 22
. El bicarbonato sódico se emplea como levadura química. Cuando se calienta se descompone en dióxido de carbono,Cuando se calienta se descompone en dióxido de carbono, que es el responsable de que se esponjen el pan, las galletasque es el responsable de que se esponjen el pan, las galletas o los bizcochos. a) Escribir la ecuación química ajustada sabiendo que uno dea) Escribir la ecuación química ajustada sabiendo que uno de los productos es carbonato sódico. b) Calcular la masa de bicarbonato sódico que se requiereb) Calcular la masa de bicarbonato sódico que se requiere para producir 10’25g de CO
, teniendo en cuenta que el 2
rendimiento es del 93%.
2
rendimiento es del 93%.
