Química básica – Unidad 1

Introducción

Se abordará temas de separación de mezclas
tipos de mezclas  , materia, elementos, así como los
estados de la misma, plasma que no es muy conocida y sus usos
científicos e incluso para el hogar. Al leer dicho
documento se responderán dudas respecto a los conceptos y
algunas lagunas que tengan de otros documentos que hablen de lo
mismo. todo se inicia desde principios griegos donde solo
tenían 4 elementos, fuego aire, tierra y agua, hoy en la
actualidad se sabe de 118 de ellos y a los que llamaban elementos
nuestros antepasados se le podría llamar compuestos
(moléculas)  o resultado de combustión de
algún combustible que genera fuego.

Así la diferencia de materia y
energía

Modelos
atómicos

Los griegos, desde el siglo IV a. C, explicaron la
composición de la materia mediante postulados.

Leucipo y su discípulo Demócrito
sostenían que la materia se componía por
átomos, sólidos, indivisibles y eternos. Entre
estos existe solo el vacío. Difieren en su tamaño
forma y distribución geométrica. Las propiedades de
la materia varían según el agrupamiento de los
átomos.

Posteriormente, se conoció  que
los átomos de todos los elementos están compuestos
por las mismas partículas: neutrones, no tienen carga
eléctrica, son neutros; protones, con carga
eléctrica positiva; y loselectrones, que tienen carga
eléctrica negativa. Los átomos se diferencian entre
sí por el número de protones en sus
núcleos.

Joseph John Thomson, físico
británico, propuso un modelo atómico en 1904. Las
cargas positivas del átomo se encontraban dispersas en
todo su volumen.

Imagen[1]

Ernest Rutherford,

físico y británico,
descubrió desviaciones de las radiaciones y (gamma) al
atravesar una lámina de aluminio, y propuso un modelo en
el que las cargas positivas deben estar en el núcleo;
 el diámetro del núcleo es aproximadamente
10.000 veces menor que el diámetro del átomo, y la
mayor parte de un átomo son espacios
vacíos.

Imagen[2]

Niels Bohr,

físico danés, propuso un modelo
atómico planetario en el que las cargas positivas
están en el núcleo parte central del átomo,
mientras en la periferia y alrededor del núcleo
están los electrones.

Imagen[3]

Arnold Sommerfield,

físico alemán en 1916, propuso un nuevo
modelo que contempla órbitas elípticas y
circulares, dado avance de la espectroscopia y la física
cuántica, aparecen los subniveles de energía para
los electrones. [4]

imagen[5]                                                                   

Masa, Materia y
Energía

2.1 MASA

La palabra masa tiene varias acepciones. Es un vocablo
que proviene etimológicamente del latín "Masa". En
física se llama masa, a la materia contenida en un cuerpo
relacionada con la unidad de volumen. Se releva por su peso. La
unidad de peso es el kilogramo. La masa atómica es el peso
comparado de un núcleo atómico. La unidad de masa
atómica es la doceava parte del carbono-12 y se simboliza
con la letra "u". La relación entre masa y energía
fue enunciada por Einstein, "La energía es proporcional a
la masa de la que procede". (Kennet W. Whitten, 1992)

2.2 MATERIA

La materia es todo aquello que tiene masa y ocupa un
lugar en el espacio. La masa es la medida de cantidad de materia
contenida en una muestra de cualquier material. Mientras
más masa tenga un objeto, más fuerza se
requerirá para ponerlo en movimiento. Debido a que todos
los cuerpos en el universo cumplen con la definición de
materia, todos están formados por ella. Los sentidos de la
vista y el tacto permiten reconocer que un objeto ocupa un lugar
en el espacio. En el caso de gases incoloros, inodoros e
insípidos (tales como el aire), los sentidos pueden
fallar. (Kennet W. Whitten/Kennet D. Gailey/Raymond E. Davis,
1991)

2.3. ENERGÍA

La energía se define como la capacidad de
realizar trabajo o transferir calor. Se conocen diversas formas
de energía, que incluyen energía mecánica,
eléctrica, calorífica y luminosa. Los vegetales
utilizan la energía luminosa del sol para su crecimiento.
La energía eléctrica permite iluminar un cuarto con
solo cerrar un interruptor. La energía calorífica
permite cocinar los alimentos y calentar los hogares. La
energía se puede clasificar en dos tipos principales:
Cinética y Potencial.

Un cuerpo en movimiento como una roca que se
despeña, posee energía debido a su movimiento, este
se denomina energía cinética y representa la
capacidad de realizar un trabajo directo.

La energía potencial es la energía que
posee un cuerpo debido a su posición o composición.
El carbón, por ejemplo, posee energía
química, una forma de energía potencial debido a su
composición. Algunas plantas generadoras de electricidad
utilizan carbón como combustible para generar calor y en
forma subsistente energía
eléctrica.[6]

Elementos, compuestos
y mezclas

Las sustancias pueden ser elementos o compuestos. Un
elemento es una sustancia que no se puede separar en otras
más sencillas por medios químicos. Hasta la fecha
se han identificado 117 elementos. La mayoría de ellos se
encuentran de manera natural en la Tierra. Los otros se han
obtenido por medios científicos mediante procesos
nucleares.

3.1 Compuestos:

Están Conformados por más de un tipo de
átomos. Se combinan de tal manera que ya no es posible
identificarlos por sus propiedades originales e individuales y
sólo una acción química los puede separar.
Un ejemplo de esto son las joyas que para agregar resistencia se
le agrega plata o bronce a algún elemento, metal precioso
y no se nota la diferencia. (Chang, 2010)

3.2 Mezclas

una mezcla es la suma de dos o más sustancias en
la que esta conserva sus propiedades. se puede tomar como ejemplo
el aire, las bebidas gaseosas, la leche y el cemento.

las mezclas pueden ser homogéneas o
heterogéneas:

3.3 Mezclas
Homogéneas:

Son aquellas mezclas que sus componentes no se pueden
diferenciar a simple vista. También se les  conocen
con el nombre de disoluciones y están constituidas por un
soluto y un disolvente, siendo el primero el que se encuentra en
menor proporción y además suele ser el
líquido.

3.4 Mezclas
Heterogéneas:

Son aquellas mezclas en las que sus componentes se
pueden diferenciar a simple vista.[7]

Estados de la
materia

La materia se clasifica en tres estados. En el estado
solido las sustancias son rígidas y tienen forma
definida. El volumen de los mismos no varía en forma
considerable con cambios de
temperatura.[8]

En los solidos denominados cristalinos, ocupan
posiciones definidas en la estructura. Las fuerzas de
interacción entre las partículas individuales
determinan la dureza y la resistencia del
cristal.[9]

Imagen[10]

En estado líquido las partículas
individuales están confinadas en un volumen dado. Los
líquidos fluyen y toman la forma del recipiente que los
contiene. Es muy difícil comprimir
líquidos.[11]

Imagen[12]

Un ejemplo común es el agua. Los Gases son
menos densos que los líquidos y los sólidos, y
ocupan todo el recipiente que los contiene; pueden expandirse
hasta el infinito y se comprimen con facilidad. Se concluye que
los gases consisten principalmente de espacio vacío; esto
es, las partículas individuales están bastante
separadas[13]

El plasma materia gaseosa fuertemente ionizada
con igual número de cargas eléctricas positivas y
negativas (iones +/-) (electrones-). Nombrado así plasma
por primera vez en 1920 Irving Langmuir. (Tanarro) La El plasma
se obtiene al inducir a un gas a alta temperatura, o a una gran
voltaje. Son múltiples sus usos como Propulsores
espaciales, Tv y fusión nuclear.

Propiedades
Físicas y Químicas del agua

El agua es una molécula formada por dos
elementos, hidrógeno y oxígeno. Contiene dos
átomos de hidrógeno y uno de oxígeno. La
molécula del agua es dipolar: tiene un polo positivo por
parte del hidrógeno y uno negativo debido al
oxígeno. El agua tiene otras propiedades físicas.
Aún siendo incolora, toma un tono azulado cuando se mira a
través de espesores de seis metros o más. Esto se
debe a que absorbe las radiaciones rojas.

No posee una forma definida, por eso es que toma la
forma del recipiente que la contiene y, sin embargo, su
superficie conserva una posición horizontal. La densidad
se define como la relación de la masa entre el volumen; 1
kilo de agua ocupa el volumen de 1 litro. Además, el agua
es el medio en que se disuelven casi todas las sustancias y se
producen muchas reacciones químicas.

El agua tiene una fuerza con la que empuja, esto se
llama presión. También tiene tensión
superficial, producida por la fuerte unión entre sus
moléculas: si dejamos caer una aguja engrasada al agua
ésta no tendrá suficiente peso para romper la
tensión de las moléculas en la superficie y, por lo
tanto, flotará. Su punto de congelamiento es de 0ºc
en el cual se convierte en hielo y el de ebullición es
el100ºc al nivel del mar, en este punto el agua se
transforma en vapor.

Imagen[14]

El cambio de solido a gaseoso se le llama
sublimación porque no pasa por el estado liquido, asi
mismo el cambio de liquido a gaseoso es evaporación, de
liquido a solido es solidificación, de solido a liquido
fusión, y de vapor a liquido condensación, el vapor
de agua pesa menos que el aire, por lo mismo el vapor sube a
grandes alturas donde desciende la temperatura a tal grado que
provoca que moléculas de agua se congelen y chocan unas
con otras creando pequeños pedacitos de hielo o
nieve.

El agua pura no es potable, se necesita agregarle
algunas sales y minerales para hacerla bebible así de esta
manera no es perjudicial para el organismo, el cuerpo humano de
un niño contiene un 85% de agua en su interior, conforme
la persona envejece puede disminuir este porcentaje
considerablemente hasta un 60% en un hombre adulto y un 45% en
una mujer adulta.[15]

El ciclo de vida del agua es eterno el problema hoy en
día es la distribución de ella en el
mundo

Separaciones

Las mezclas de elementos y compuestos rara vez se
encuentran en la naturaleza en forma pura, o casi puras, por lo
que es necesario separarlos en las mezclas en las que se
encuentran. Cuando se prepara un compuesto en el laboratorio, se
requieren de varios pasos para separarlos en forma pura de la
mezcla de reacción donde se formó. A
continuación se describen algunos métodos para
separar las sustancias puras de la mezcla:

6.1 Filtración

La filtración es el proceso para separar los
sólidos que se encuentran suspendidos en líquidos
al pasar la mezcla a través de un embudo de
filtración; cuando el líquido atraviesa el filtro,
las partículas se retienen en él. (Kennet W.
Whitten, 1992)

6.2 Destilación

Un líquido que se vaporiza fácilmente se
le llama líquido volátil. La destilación es
el método por el cual se puede separar en sus componentes
una mezcla que contenga sustancias volátiles. Por ejemplo,
si se calienta una solución salina, el agua, que es el
componente más volátil,  se evapora dejando
atrás la sal sólida. (Kennet W. Whitten,
1992)

6.3 Tamización

El tamizado es uno de los métodos de
separación de mezclas, el cual consiste que mediante un
tamiz , zarandas o cernidores (redes de mallas más o menos
gruesas o finas) se separan partículas sólidas
según su tamaño.

Se coge un tamiz que deje pasar el polvo más fino
y retenga el más grueso. Por ejemplo en los molinos es
utiliza este procedimiento para separar la harina del
afrecho.

(Kennet W. Whitten, 1992)

6.4 Flotación

Se denomina flotación a la operación en la
que un sólido se separa de otro, basándose
en que uno de ellos sobrenada en la superficie de un
líquido. En las modernas técnicas de
flotación con espumas, las partículas
sólidas se mantienen constantemente agitadas con agua
sobre la que se mantiene una capa de espuma espesa. Debido a las
distintas propiedades superficiales de los cuerpos
sólidos, uno de ellos absorbe con más facilidad la
fase acuosa, se moja perfectamente y se hunde en el
líquido. El otro sólido, en cambio, adsorbe con
preferencia al aire, quedando recubierto total o parcialmente por
la fase gaseosa; la densidad aparente de las partículas de
este sólido adherido a las burbujas de aire resulta menor
que la del agua, por lo que el conjunto flota y se sostiene en la
superficie del líquido formando una espuma mineralizada,
que puede rebosar continuamente por el borde superior de la cuba
de flotación. Dado que la separación  por
flotación con espumas depende solamente de las
características superficiales de los sólidos, la
separación de estos se logra con entera independencia de
cuales sean sus densidades respectivas.

(Kennet W. Whitten, 1992)

6.5
Cristalización.

Técnica de separación de disoluciones en
la que las condiciones se ajustan de tal forma que sólo
puede cristalizar alguno de los solutos permaneciendo los otros
en la disolución. Esta operación se utiliza con
frecuencia en la industria para la purificación de las
sustancias que, generalmente, se obtienen acompañadas de
impurezas. (Kennet W. Whitten, 1992)

Conclusión

Hemos llegado a que es importante saber desde el origen
de pequeñas y microscópicas partículas,
así como se han ido estudiando poco a poco sus propiedades
y conforme fue pasando el tiempo nuevos hallazgos de diferentes
grandes científicos. También aprendimos de esta
unidad diferentes conceptos como el de masa, materia y
energía diferenciándolos uno de otros. Las
diferentes mezclas unas de otras mediante ejemplos, los estados
físicos de la materia y las propiedades del agua que
separan en tres solido liquido y gaseoso y las diferentes
separaciones. En fin este trabajo nos dejo enriquecidos de
conocimientos para seguir entendiendo los siguientes temas, pero
no solo para eso sino también para la vida
diaria.

Bibliografía

Pagina #3
http://images.slideplayer.es/2/155732/slides/slide_2.jpg

Pagina #4 2 (Kennet W.
Whitten/Kennet D. Gailey/Raymond E. Davis, 1991)
http://1.bp.blogspot.com/-JvG_DRYnz00/T4MPCdsjw6I/AAAAAAAAAAk/FjZEzEvZ7H0/s1600/quimica_001_02p.gif

3
http://2.bp.blogspot.com/-auxdY2t85_w/UJPcpnKVx5I/AAAAAAAAAU4/ly8lk7mEQAw/s1600/%C3%A1tomoborh.png

4 Enciclopedia del estudiante escolar
temática (2009)

Pagina #5 5
http://images.slideplayer.es/2/155732/slides/slide_2.jpg
Pagina #6 6 (Kennet W. Whitten/Kennet D. Gailey/Raymond E.
Davis, 1991) Pagina #7 7 (Kennet W. Whitten/Kennet D.
Gailey/Raymond E. Davis, 1991)

8 (Kennet W. Whitten/Kennet D.
Gailey/Raymond E. Davis, 1991)

9 (Kennet W. Whitten/Kennet D.
Gailey/Raymond E. Davis, 1991)

10
http://2.bp.blogspot.com/-rswLU7P8GnE/UJg4ONshuFI/AAAAAAAAAK8/zXZgE408Re8/s1600/20070924klpcnafyq_21.Ies.SCO.jpg

11 (Kennet W. Whitten/Kennet D.
Gailey/Raymond E. Davis, 1991)

12
http://www.blogys.net/UserFiles/Image/salud/2008/otros/vasodeagua.jpg

13 (Kennet W. Whitten/Kennet D.
Gailey/Raymond E. Davis, 1991) Pagina #9 14 (Fondo para la
Comunicación y la Educación Ambiental, A.C.,
2004)

15 (Fondo para la Comunicación y la
Educación Ambiental, A.C., 2004) Pagina # 10-11 (Kennet W.
Whitten/Kennet D. Gailey/Raymond E. Davis, 1991)

Autor:

Ever Daniel Correa Salinas

Manuel Ochoa Gómez

Jazmin Karina Quintana Rosas

Teresa Edith Rivera Zamarrón

Instituto Tecnológico de Chihuahua

Química Elemental

Profesor Pedro Zambrano

Trabajo hecho en colaboración de
equipo

[1]
http://quimica.laguia2000.com/wp-content/uploads/2010/04/modelo-atomico-de-thomson.jpg

[2]
http://1.bp.blogspot.com/-JvG_DRYnz00/T4MPCdsjw6I/AAAAAAAAAAk/FjZEzEvZ7H0/s1600/quimica_001_02p.gif

[3]
http://2.bp.blogspot.com/-auxdY2t85_w/UJPcpnKVx5I/AAAAAAAAAU4/ly8lk7mEQAw/s1600/%C3%A1tomoborh.png

[4] Enciclopedia del estudiante escolar
temática (2009)

[5]
http://images.slideplayer.es/2/155732/slides/slide_2.jpg

[6] (Kennet W. Whitten/Kennet D.
Gailey/Raymond E. Davis, 1991)

[7] (Kennet W. Whitten/Kennet D.
Gailey/Raymond E. Davis, 1991)

[8] (Kennet W. Whitten/Kennet D.
Gailey/Raymond E. Davis, 1991)

[9] (Kennet W. Whitten/Kennet D.
Gailey/Raymond E. Davis, 1991)

[10]
http://2.bp.blogspot.com/-rswLU7P8GnE/UJg4ONshuFI/AAAAAAAAAK8/zXZgE408Re8/s1600/20070924klpcnafyq_21.Ies.SCO.jpg

[11] (Kennet W. Whitten/Kennet D.
Gailey/Raymond E. Davis, 1991)

[12]
http://www.blogys.net/UserFiles/Image/salud/2008/otros/vasodeagua.jpg

[13] (Kennet W. Whitten/Kennet D.
Gailey/Raymond E. Davis, 1991)

[14] (Fondo para la Comunicación y la
Educación Ambiental, A.C., 2004)

[15] (Fondo para la Comunicación y la
Educación Ambiental, A.C., 2004)