QUÍMICA Es la ciencia que estudia la composición, la estructura y las propiedades de la materia y los cambios que la afectan. Su objeto de estudio abarca todos los componentes del universo.

La química cubre un campo de estudios bastante amplio, por lo que en la práctica se estudia de cada tema de manera particular. Las seis principales y más estudiadas ramas de la química son:  Química inorgánica.  Química orgánica.  Bioquímica.  Química física.  Química industrial.

 Química analítica.

MATERIA Todo aquello que nos rodea que ocupa un lugar en el espacio (tiene masa, tiene volumen) e impresiona nuestros sentidos. La porción limitada de materia denominamos cuerpo.

ESTADOS DE AGREGACIÓN Una primera forma de clasificar la materia es de acuerdo con la fase física o estado de agregación en que se encuentra: sólido, líquido o gaseoso.

OBJETOS Hielo Sal Metal

PROPIEDADES Ocupan volumen fijo tienen forma definida.

FASE y

SÓLIDA

Agua Nafta Alcohol

Ocupan volumen fijo, pero conservan la forma del recipiente que los contiene.

LÍQUIDA

Vapor Butano Aire

No tiene volumen fijo, ni una forma definida.

GASEOSA

Modelo cinético molecular: indica que toda la materia está compuesta de partículas extraordinariamente pequeñas, que reciben el nombre de moléculas. Molécula Es la parte más pequeña en que puede ser dividida una sustancia sin que se forme una nueva sustancia.

Cuando las moléculas están fuertemente unidas y por lo general ordenadas de manera simétrica, tenemos un sólido.

Si las fuerzas intermoleculares son menores, la sustancia pierde rigidez: se trata de un líquido. Las moléculas del líquido se trasladan libremente, pero se encuentran cercanas unas de otras.

En un gas, la fuerza de atracción entre moléculas es menor y se presentan separadas y desordenadas.

De acuerdo a la forma en que se presenta, la materia se puede clasificar como: Sustancia: es una forma de materia que tiene composición constante o definida y propiedades definidas. Las sustancias difieren entre sí por su composición y se pueden identificar por su aspecto, olor, sabor, y otras propiedades.

Mezcla: es una combinación de dos o más sustancias en la cual éstas mantienen su identidad. Por ejemplo: aire, leche, cemento, etc.

La Energía: capacidad de un cuerpo o sistema de cuerpos de producir trabajo. Cuando un cuerpo está en reposo tiene energía acumulada que recibe el nombre de energía potencial, pero, en cuanto el cuerpo se mueve, dicha energía se transforma en otra que es propia de los cuerpos en movimiento: la energía cinética. Esta última es la responsable de que los cuerpos realicen movimientos de traslación, rotación, vibración, etc. El dique está situado en un lugar alto y la masa de agua que retiene puede caer; por lo tanto, tiene energía potencial gravitatoria. Al abrir las compuertas el agua desciende, su energía potencial disminuye pero adquiere movimiento, por lo cual va transformándose en energía cinética. El agua es guiada por canales y tuberías hasta la usina hidroeléctrica y al llegar a las turbinas, provistas de grandes paletas, hace girar las ruedas (la energía cinética del agua pasa a las turbinas). Luego las turbinas ponen en movimiento a los dínamos, transformando la energía cinética mecánica en energía eléctrica. La electricidad es conducida a casas y fábricas donde puede ser aprovechada para dar luz (energía luminosa), mover motores (energía mecánica), producir calor en estufas y planchas (energía calorífica), etc.

LEY DE CONSERVACIÓN DE LA MASA La energía no se crea ni se destruye, sino que se transforma.

¿POR QUÉ Y CÓMO OCURREN LOS CAMBIOS DE ESTADO?

El estado de agregación de una misma sustancia depende de la temperatura y de la presión en que se encuentra.

Sistemas Materiales Es evidente que resulta imposible estudiar en forma simultánea todas las formas, características y propiedades de la materia que nos rodea, para ello debemos aislar de modo real o imaginario un conjunto de objetos, o uno de ellos o una fracción para su estudio. Cada una de estas porciones del universo presentan una organización más o menos intrincada, pero siempre compleja, y constituyen diferentes sistemas. Cuando dichas porciones, son sometidas a un estudio experimental, reciben el nombre de sistemas materiales. Sistema Material: es toda porción del universo aislado con fines de estudio. Universo: es todo lo que rodea al sistema material incluido éste. Medio ambiente: es todo lo que rodea al sistema material excluido éste.

CRITERIOS PARA CLASIFICAR LOS SISTEMAS MATERIALES: 1. 2. 3. 4.

Intercambio de masa y energía entre el sistema y el medio Propiedades Intensivas Número de fases y componentes Métodos experimentales de separación o fraccionamiento.

CLASIFICACIÓN: 1º CRITERIO: intercambio de masa y energía entre el sistema material y el medio que lo rodea:

MASA

Abiertos: aquellos donde hay transferencia de masa y energía entre el sistema y el medio. Ejemplo: agua hirviendo en un jarro sin tapa Sistema: Agua hirviendo Medio ambiente: jarro sin tapa

ABIERTO

ENERGÍA

Cerrados: aquellos donde sólo hay intercambio de energía entre el sistema y el medio. Ejemplo: agua hirviendo en un jarro herméticamente cerrado Sistema: agua hirviendo Medio ambiente: jarro herméticamente cerrado

CERRADO

ENERGÍA

Aislados: aquellos donde prácticamente no hay intercambio ni de masa ni de energía del sistema al medio o viceversa. Ejemplo: termo Sistema: líquido Medio ambiente: vaso térmico con tapa

AISLADO

2º CRITERIO: de acuerdo a sus propiedades intensivas:

PROPIEDADES

Intensivas: Son aquellas que NO dependen de la cantidad de materia considerada. Ejemplo: punto de ebullición, punto de fusión, etc. Extensivas: Son aquellas que SI dependen de la cantidad de materia considerada. Ejemplo: masa, volumen, densidad, etc.

En base a ello podemos distinguir: Sistemas Homogéneos: aquellos cuyas propiedades intensivas tienen valores constantes en cualquier zona del mismo. Por ejemplo: agua líquida, un trozo de hierro, etc. Sistema Heterogéneos: aquellos en los que encontramos variación en los valores de las propiedades intensivas. Por ejemplo: agua y aceite.

3º CRITERIO: en base a sus componentes o número de fase:

FASE

Porción de materia con composición y propiedades uniformes. Las fases tienen límites claros, definidos, que pueden notarse a simple vista o mediante instrumentos ópticos (lupa, microscopio). A estos limites o superficies de discontinuidad los llamamos interfases.

Sistemas Homogéneos: aquellos constituidos por una sola fase. Por ejemplo: agua salada, alcohol, oro, etc. Sistema Heterogéneos: aquellos constituidos por más de una fase cuyas propiedades locales varían en diferentes puntos de la muestra. Por ejemplo: agua con hielo, aceite y vinagre, etc.

Además existe otra clase de sistemas materiales menos frecuentes. Estos sistemas se denominan inhomogéneos en los cuales las interfases son imprecisas y no están bien determinadas. Por ejemplo, si colocamos un trozo de remolacha en un recipiente con agua veremos zonas de diferente intensidad de color sin interfases definidas.

COMPONENTE Un sistema material puede tener una o varias sustancias que se denominan componentes. Si tiene un solo componente, se trata de una sustancia, y si tiene varios, de una mezcla.

CLASIFICACIÓN DE LOS SISTEMAS HOMOGÉNEOS A su vez un sistema homogéneo se clasifica de acuerdo en sus componentes en: sustancia pura o solución. Los sistemas homogéneos formados por un solo componente se denomina sustancia pura. De la que podemos distinguir dos clases, aquellas que pueden descomponerse mediante métodos químicos en otras más simples se denominan sustancias compuestos o simplemente compuestos. Por ejemplo: el agua que se descompone en hidrógeno y oxígeno. Otras como el oxígeno, el hidrógeno, el hierro, etc. no se pueden descomponer y se las llama sustancia simple o elemento químico. Esta es la forma más sencilla en que puede presentarse la materia. Los sistemas homogéneos formados por más de un componente que pueden separarse por métodos químicos, cuya apariencia es totalmente uniforme, de una sola fase, se denominan soluciones. En nuestro ejemplo el agua salada. La proporción de los componentes de una solución pueden variar arbitrariamente.