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Admisión UNI QMK COM LEVEL

PARALELO CEPRE UNI

QUÍMICA

ADMISIÓN UNI 2013 - 1

MATERIA Y MODELOS ATÓMICOS

MATERIA

La materia en su definición clásica, es todo aquello que posee masa y ocupa un lugar en el espacio.

A. CLASIFICACIÓN DE LA MATERIA

Para un estudio más detallado de la materia es conveniente dividirla en varios subtipos, según su composición y sus propiedades (Ver Figura 1 )

1. SUSTANCIA

Una sustancia es una forma de materia de composición constante y definida en toda su extensión. Cada tipo diferente de sustancia posee propiedades que las distingue de otra.

Las sustancias se pueden en dos grandes grupos:

a. SUSTANCIAS SIMPLES

Conocidos también como elementos. Son sustancias que no se pueden dividir en otras mas simples por medios químicos.

Por conveniencia los elementos se representan por símbolos químicos. La primera letra del símbolo químico siempre es mayúscula. En la Tabla 1 se muestra una lista con algunos elementos químicos comunes.

La totalidad de elementos químicos se encuentran ordenados en la Tabla Periódica.

b. COMPUESTOS QUÍMICOS

Los compuestos químicos son sustancias puras que están formadas por dos o mas elementos que se combinan en

proporciones fijas e invariables.(ley de las proporciones definidas). Por ejemplo, sin interesar su origen el agua está formada por dos átomos de hidrógeno (11,11%) y un átomo de oxígeno (88,89%). Antiguamente se pensaba que el agua era un elemento.

Las propiedades de los compuestos son diferentes de las de los elementos que los constituyen. Por ejemplo, el hidrógeno y el oxígeno son dos gases muy reactivos, que al combinarse, forman agua: una sustancia muy estable comparada con los elementos de los cuales se origina.

Los compuestos químicos pueden separarse en sustancias simples por métodos químicos (Ver Figura 2 )

2. MEZCLAS

Las sustancias puras (elementos o compuestos) poseen una proporción fija e invariable. Por ejemplo, el oro puro (de 24 quilates), es 100% oro y el dióxido de carbono (CO2) independiente de su origen está formado por dos átomos de oxígeno y un átomo de carbono.

Una mezcla es la unión de dos o más sustancias puras para formar un nuevo sistema en el cual las sustancias mantienen sus propiedades originales y pueden ser separadas por métodos físicos. Por ejemplo, una mezcla de agua y sal puede separarse en sus componentes por evaporación.

La composición de una mezcla puede variar (no es definida). Una taza de café es un ejemplo de una mezcla, en la cual las proporciones de agua, azúcar y café varían según sea el gusto de la persona, que la va a tomar.

Las mezclas son homogéneas o heterogéneas. Una mezcla heterogénea

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es aquella en la cual sus propiedades no son uniformes en toda su extensión y presenta más de una fase. Una fase es una porción homogénea de materia. Una mezcla de agua y aceite es una mezcla heterogénea.

Una mezcla homogénea es uniforme en toda su extensión. Las sustancias que la componen se dispersan a nivel iónico, atómico o molecular, de tal forma que una mezcla homogénea presenta solo una fase. A estas mezclas también se les llama soluciones. En la Tabla 2 , se lista ejemplos de soluciones según los componentes que estas poseen.

B. ESTADOS DE LA MATERIA

La materia puede clasificarse en tres estados según las condiciones de presión y de temperatura..

En la Tabla 3 se resume las propiedades generales de los tres estados de agregación de la materia.

C. CAMBIOS DE ESTADO DE LA MATERIA

En general, todo estado de la materia puede cambiar a cualquiera de los otros dos estados sin que cambie la composición de la sustancia. La siguiente figura muestra el nombre asociado a cada uno de estas transformaciones llamadas cambios de fase o cambios de estado.

OBSERVACIONES

Las moléculas de un líquido no están fijas ocupando posiciones definidas. Aunque carecen de la libertad total de movimiento que poseen las moléculas gaseosas, estas están en constante movimiento. Cuando las moléculas de un líquido tienen suficiente energía para escapar de la superficie ocurre un cambio de fase. La vaporización es el proceso en el cual un líquido se transforma en un gas.

Lo contrario a la evaporación es la condensación. Sin embargo cuando los gases se calientan, se hacen más difíciles de licuar, porque sus moléculas poseen mayor energía cinética. Para toda sustancia existe una temperatura por debajo de la cual el gas no puede licuarse, sea cual sea la presión aplicada. La temperatura más alta en la que una sustancia puede existir como líquido es su temperatura crítica. La presión crítica es la presión que debe aplicarse para lograr la licuación del gas a la temperatura crítica.

La evaporación es un fenómeno de superficie por el cual un líquido se transforma en gas a cualquier temperatura. La gasolina es un buen ejemplo de un líquido que se evapora con suma facilidad.

La tasa de evaporación aumenta al aumentar la temperatura. La evaporación del agua es mas rápida en un ambiente cálido que en un ambiente frío.

La ebullición es el cambio de fase de líquido a gas que tiene lugar en toda la masa líquida a presión y temperatura constante. Así, a nivel del mar, el punto de ebullición del agua es de 100°C pero en la cima del monte Everest (6800 m.s.n.m. ) el agua hierve a 71 °C.

El proceso por el cual las moléculas pasan directamente de sólido a vapor se conoce como sublimación. El proceso



inverso se denomina sublimación inversa, deposición o compensación , en el cual las moléculas realizan la transición directa de vapor a sólido. La naftalina, el alcanfor, el hielo seco ( CO2(s) ) y el yodo, son sustancias que típicamente pueden sublimar.

D. PROPIEDADES DE LA MATERIA

Las propiedades generales son las propiedades comunes a todo tipo de materia. Entre las propiedades generales podemos listar a:

• Masa. • Extensión. • Indestructibilidad. • Impenetrabilidad. • Inercia.

Las propiedades que permiten identificar a una sustancia se denominan propiedades particulares o características. Estas se pueden dividir en dos grandes grupos: las propiedades químicas y las propiedades físicas.

Las propiedades físicas particulares son aquellas que permiten identificar a una sustancia sin que esta cambie su composición. No dependen de la cantidad de materia.

Son propiedades físicas: • Color • Dureza • Ductibilidad • Maleabilidad • Punto de ebullición • Punto de fusión • Brillo • Volatilidad • Conductividad

eléctrica • Conductividad

térmica • Viscosidad • Densidad

Las propiedades químicas son aquellas que permiten caracterizar a una sustancia y se pueden verificar solo si dicha sustancia cambia su composición. Estas propiedades tampoco dependen de la cantidad de materia.

Se pueden citar los siguientes ejemplos como propiedades químicas de una sustancia:

• El alcohol es combustible. • El sodio reacciona violentamente

tonel agua. • El hierro se oxida con facilidad. • El fósforo blanco arde

espontáneamente en el aire. • Los ácidos se neutralizan con las

bases. • El zinc desplaza al hidrógeno cuando

se combina con el ácido clorhídrico.

Las propiedades químicas y físicas características son propiedades intensivas. Estas propiedades permiten identificar a una sustancia, no dependen de la cantidad de materia y no gozan la propiedad de la aditividad.

Las propiedades extensivas de una sustancia dependen de la cantidad de materia y gozan de la propiedad de la aditividad. La masa y el volumen son propiedades extensivas de la materia.

E. CAMBIOS FÍSICOS Y QUÍMICOS

Un cambio o fenómeno físico, es un cambio que le ocurre a la materia sin que se altere la composición de la misma.

Son ejemplos de cambios físicos:

• La dilatación de los metales. • La evaporación del alcohol • La fusión del oro. • La trituración de una piedra. • La sublimación del hielo seco.

Un cambio o fenómeno químico, es un cambio que le ocurre a la materia, en el cual se modifica la estructura interna de la materia y cambia su composición, es



decir, se forman nuevas sustancias, cuyas propiedades son diferentes a las de las sustancias originales.

Son ejemplos de cambios químicos: • La combustión de la gasolina. • La corrosión de los metales. • La fermentación del vino. • La digestión de los alimentos. • El opacado de una moneda.

Los cambios nucleares alteran la composición de los núcleos atómicos. Estos procesos a menudo están acompañados de liberación de tremendas cantidades de energía. En un proceso nuclear:

• Los elementos pueden convertirse en otros nuevos.

• Están implicadas las partículas del núcleo atómico.

• La velocidad con la que ocurre la reacción no dependen de factores externos como presión o temperatura.

• Las reacciones de fisión nuclear representan cambios nucleares

TEORÍA ATÓMICA DE DALTON

Propone la existencia del átomo en forma experimental. Establece:

• Toda la materia está formada por átomos.

• Los átomos son indivisibles. • Los átomos son indestructibles. • Los átomos de un mismo elemento son

idénticos. Átomos de elementos diferentes son diferentes.

• Los átomos se combinan en una relación de números enteros sencillos.

MODELO ATÓMICO DE THOMSON

RAYOS CATÓDICOS

• Son un flujo de electrones. • Emergen del cátodo y se propagan

hacia el ánodo en línea recta. • Su naturaleza es independiente del

material del cátodo y del gas residual en el tubo de descarga.

• Poseen naturaleza corpuscular. • Poseen carga negativa. Se desvían

hacia el polo positivo de un campo eléctrico.

Thomson propone un Modelo Atómico similar a un Budín con Pasas. Establece:

• El átomo es una esfera compacta cargada uniformemente positiva.

• Los electrones se encuentran incrustados en el átomo como las pasas en un budín.

• La carga negativa de los electrones se neutraliza con la carga positiva de la esfera. El átomo es eléctricamente neutro.

Thomson descubre la relación carga – masa del electrón.

-

-8

e

e C=1,76.10m g

Robert Millikan determina la carga del electrón con su Experimento de la Gota de Aceite

MODELO ATÓMICO DE RUTHERFORD

Experimenta con rayos alfa, descubriendo al Núcleo Atómico. Propone:

• El átomo es en su mayor parte espacio vacío.

• Posee un núcleo central cargado positivamente.

• La mayor parte del átomo se concentra en el Núcleo.



• Los electrones giran concéntricamente alrededor del núcleo como los planetas alrededor del Sol.

• A su modelo atómico se le conoce con “Sistema Planetario en Miniatura”


Admisión UNI 2012 -2 QMK COM LEVEL

FIGURA 1: Clasificación de la Materia según su composición

FIGURA 2: Las sustancias compuestas se transforman en sustancias simples por métodos químicos

NOMBRE SÍMBOLO NOMBRE SÍMBOLO NOMBRE SÍMBOLO

TABLA 1: Algunos

elementos químicos y

sus símbolos

Aluminio Al Flúor F Nitrógeno N Bromo Br Hidrógeno H Oro Au Calcio Ca Hierro Fe Oxígeno O

Carbono C Magnesio Mg Plata Ag Cloro Cl Manganeso Mn Platino Pt Cobre Cu Mercurio Hg Azufre S

SOLUCIÓN ESTADO FÍSICO DE LA DISOLUCIÓN EKEMPLO

Gas en gas Gas Aire Gas en líquido Líquido Agua gaseosa Gas en sólido Sólido H2 gaseoso en paladio

Líquido en líquido Líquido Alcohol medicinal Sólido en líquido. Líquido Sal de mesa en agua Sólido en sólido Sólido Latón, bronce

TABLA 2: Ejemplos de soluciones según los componentes que esta posee



ESTADOS DE LA MATERIA

A NIVEL MACROSCÓPICO

SÓLIDOS LÍQUIDOS GASES

Poseen forma y volumen definido.

Adoptan la forma del recipiente que los contiene y su volumen es definido.

Adoptan la forma del recipiente que los contiene y su volumen no es definido.

Son prácticamente incompresibles .

Son prácticamente incompresibles.

Se comprimen y expanden con facilidad.

La difusión en un sólido ocurre con una extrema lentitud.

La difusión ocurre lentamente.

La difusión en un gas ocurre rápidamente.

No son fluidos Son fluidos. Son fluidos

A NIVEL MOLECULAR

Existe un ordenamiento regular de las partículas las cuales ocupan posiciones fijas y se encuentran en contacto, una respecto de otra (sólido cristalino ).

Las partículas están desordenadas y muy juntas, pero poseen una restringida libertad de movimiento.

Las partículas están muy desordenadas y separadas, unas respecto de otras. Poseen una completa libertad de movimiento.

Las fuerzas de cohesión predominan sobre las fuerzas de repulsión.

Las fuerzas de cohesión y repulsión son de magnitud comparable.

Las fuerzas de repulsión predominan sobre las fuerzas de cohesión

TABLA 3: Propiedades generales de los estados de agregación de la materia

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