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JEAN PIERRE JAIME CATAGUA

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UNIDAD I INTRODUCCIÓN A LA QUÍMICA GENERAL.

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La química es la ciencia que estudia la composición, estructura, y propiedades de la materia así como los cambios que esta experimenta durante reacciones químicas. Históricamente la química moderna es la evolución de la alquimia tras la revolución química.
Las primeras experiencias del hombre como químico se dieron con la utilización del fuego en la transformación de la materia. La obtención de hierro a partir del mineral y de vidrio a partir de arena son claros ejemplos. Poco a poco el hombre se dio cuenta de que otras sustancias también tienen este poder de transformación. Se dedicó un gran empeño en buscar una sustancia que transformara un metal en oro, lo que llevó a la creación de la alquimia. La acumulación de experiencias alquímicas jugó un papel vital en el futuro establecimiento de la química.
La química es una ciencia empírica, ya que estudia las cosas por medio del método científico, es decir, por medio de la observación la cuantificación y, sobre todo, la experimentación. En su sentido más amplio, la química estudia las diversas sustancias que existen en nuestro planeta así como las reacciones que las transforman en otras sustancias. Un ejemplo es el cambio de estado del agua, de líquida a sólida, o de gaseosa a líquida. Por otra parte, la química estudia la estructura de las sustancias a su nivel molecular. Y por último, pero no menos importante, sus propiedades.

En el presente trabajo se desarrollan temas de la química como los compuestos orgánicos e inorgánicos, las propiedades físicas y mecánicas de los elementos, las reacciones químicas y la ley de la conservación de la masa.

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1.1 GENERALIDADES DE LA QUÍMICA.

La química moderna se desarrolló a partir de la alquimia, una práctica protocientífica de carácter filosófico, que combinaba elementos de la química, la metalurgia, la física, la medicina, la biología, entre otras ciencias y artes.




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El riesgo químico es aquel riesgo susceptible de ser producido por una exposición no controlada a agentes químicos la cual puede producir efectos agudos o crónicos y la aparición de enfermedades. Los productos químicos tóxicos también pueden provocar consecuencias locales según la naturaleza del producto y la vía de exposición.
En muchos países, los productos químicos peligrosos son literalmente tirados a la naturaleza, a menudo con graves consecuencias para los seres humanos y el medio natural al provocar una contaminación química. Según de qué producto se trate, las consecuencias pueden ser graves problemas de salud en los trabajadores y la comunidad y daños permanentes en el medio natural. Hoy en día, casi todos los trabajadores están expuestos a algún tipo de riesgo químico porque se utilizan productos químicos peligrosos en casi todas las ramas de la industria.



Los beneficios de la química al contar con otras ciencias nos puede arrojar muchos beneficios:
  • Investigación y desarrollo de nuevos medicamentos.
  • Nuevas fórmulas para plásticos más elásticos.
  • Desarrollo de energéticos para dejar de utilizar los fósiles.
  • Nuevas formas para purificar el agua.
  • Artículos de limpieza personal y del hogar. 






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La química trata esencialmente de la composición y el comportamiento de la naturaleza y se encuentra íntimamente relacionada con otras ciencias como la física, el cual es una ciencia que también estudia la materia y la energía, así como los cambios físico que ocurren en la naturaleza. La biología es un ciencia que estudia a los seres vivos. En 1900 se establece la bioquímica, al unirse ciertas áreas de química y la biología, áreas como química de los microorganismos. Con las matemáticas se relaciona por la necesidad de la representación numérica de los fenómenos que acontecen en la naturaleza realizado también por medio de estadísticas. La historia proporciona acontecimientos y fechas sobre descubrimientos que son importantes para el trabajo de la química.
La geografía es una ciencia que se relaciona con la química ubicando en forma exacta los lugares donde se encuentran los yacimientos de algunas substancias. Con la ingeniería, se relaciona debido a la necesidad de construir instalaciones industriales que permitan a la producción masiva de ciertas substancias y con la economía debido al interés de crear métodos para producir sustancias a precios competitivos con otros procesos. Con la ecología, se relaciona debido a la necesidad de proteger el medio ambiente, particularmente conectado con los actuales problemas de contaminación. Con la agricultura se relaciona ya que se emplean fertilizantes que permiten obtener cosechas con mayores rendimientos por hectárea cultivada.






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Nos ayuda a reconocer los diversos aspectos del mundo en que se vive, la química recurre a un riguroso procedimiento intelectual: el método científico.
Con si apropiado empleo: 
  • Examina objetos y hechos.
  • Acumula información.
  • Selecciona,organiza, compra y relaciona los datos obtenidos con una doble finalidad: describir la naturaleza e interpretarla. 
La simple enumeración de fenómenos observados no es suficiente para el científico cuya máxima aspiración es explicar las causas y los mecanismos que producen dichos fenómenos. Cuando la química investiga la realidad, en procura de nuevos conocimientos se comporta como una ciencia pura. Si la química persigue fines utilitarios, aprovechando los conocimientos para beneficio de la humanidad se convierte en ciencia aplicada.

Tres son las etapas sucesivas del método científico:
  1. La observación, seguida de la experimentación.
  2. La generalización, que consiste en la enumeración de definiciones, reglas, leyes y teorías, etc.
  3. La comunicación de los conocimientos. 



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1.2 MATERIA Y ENERGÍA.

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LA MATERIA: CLASIFICACIÓN, PROPIEDADES Y CAMBIOS DE ESTADO FÍSICO DE LA MATERIA.

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La materia tiene masa y ocupa un lugar en el espacio significa que es cuatificable, es decir, que se puede medir, todo cuanto podemos imaginar ya sea desde un libro, el auto, el computador y hasta la silla en que nos sentamos y el agua que bebemos, o incluso algo intangible como el aire, está hecho de materia.
Los planetas del Universo, los seres vivos como los insectos y los objetos inanimados como rocas, están también hechos de materia. Es por esto que en el mundo natural existen distintos tipos de materia, la cual puede estar constituida por dos o mas materiales diferentes, tales como la leche, la madera, un trozo de granito, el azúcar, etc. Si un trozo de granito se muele, se obtiene diferentes tipos de materiales. 
La cantidad de materia de un cuerpo viene dada por si masa, la cual se mide normalmente en kilogramos o en unidades múltiplo o submúltiplo de ésta ( en química a menudo se mide en gramos). La masa representa una medida de la inercia o resistencia que opone un cuerpo a acelerarse cuando se halla sometido a una fuerza. Esta fuerza puede derivarse del campo gravitatorio terrestre, y en este caso se denomina peso ( la masa y el peso se suelen confundir a menudo en el lenguaje corriente, pero hay que señalar que no son sinónimos).
Volumen de un cuerpo es el lugar o espacio que ocupa. Existen cuerpos de muy diversos tamaños. Para expresar el volumen de un cuerpo, se utiliza el metro cúbico  (m³)y demás múltiplos y submúltiplos.


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La materia la podemos encontrar en la naturaleza en forma de sustancias puras y de mezclas.

SUSTANCIAS PURAS: son aquellas cuya naturaleza y composición no varían sea cual sea su estado. Se dividen en dos grandes grupos : elementos y compuestos. 

-Elementos: son sustancias puras que no pueden descomponerse en otras sustancias puras más sencillas por ningún procedimiento. 
Ejemplo:

Todos los elementos de la tabla periódica: oxígeno, hierr, carbono, sodio, cloro, cobre, etc. Se presentan mediante su símbolo químico y se conocen 115 en la actualidad. 



-Compuestos: son sustancias piras que están constituidas por 2 o más elementos combinados en proporciones fijas. Los compuestos se pueden descomponer mediante procedimientos químicos en los elementos que los constituyen. 
Ejemplo:

Agua, de fórmula H2O, está constituida por los elementos hidrógeno (H) y oxígeno (O) y se puede descomponer en ellos mediante la acción de una corriente eléctrica (electrolisis). 

Los compuestos se representan mediante fórmulas químicas en las que se especifican los elementos que forman el compuesto y el número de átomos de cada uno de ellos que compone la molécula.
Ejemplo:

En el agua hay 2 átomos del elemento, hidrógeno y 1 átomo del elemento oxígeno formando la molécula H2O.



MOLÉCULA DE AGUA, FORMADA POR 2 ÁTOMOS DE HIDRÓGENO ( blancos) Y 1 ÁTOMO DE OXÍGENO (rojo) 




MOLÉCULA DE ETANO, FORMADA POR 2 ÁTOMOS DE CARBONO (negros ) Y 6 ÁTOMOS DE HIDRÓGENO ( azul ).


MOLÉCULA DE BUTANO, FORMADA POR 4 ÁTOMOS DE CARBONO ( negros ) Y 10 ÁTOMOS DE HIDRÓGENO ( blancos ).



LAS MEZCLAS: se encuentran formadas por 2 o más sustancias puras. Su composición es variable. Se distinguen dos grandes grupos: mezclas homogéneas y mezclas heterogéneas.

-Mezclas homogéneas: también llamadas disoluciones. Son mezclas en las que no se pueden distinguir sus componentes a simple vista. 
Ejemplo: 

Disolución de sal en agua, el aire, una aleación de oro y cobre,etc.




-Mezclas heterogéneas: son mezclas en las que se pueden distinguir a los componentes a simple vista.
Ejemplo:
                                           Agua con aceite 


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Cada material o sustancia tiene un conjunto de propiedades, características que le dan su identidad única.  Las propiedades de las sustancias se clasifican como físicas o químicas.


PROPIEDADES ORGANOLÉPTICAS

PROPIEDADES INTENSIVAS Y EXTENSIVAS
*Propiedades Intensivas:
No dependen de la cantidad de la materia, color, dureza, densidad, punto de fusión, etc.
*Propiedades Extensivas:
Dependen de la cantidad de materia, volumen, peso , longitud, etc.


PROPIEDADES FÍSICAS: 

Tomemos también en cuenta que las propiedades específicas de la materia son el color, olor, estado físico, el punto de ebullición- la temperatura la cual hierve una sustancia, la conductividad - capacidad de producir el calor y electricidad, la densidad que es la cantidad de materia contenida en una unidad de volumen, entre otras. 













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CAMBIOS FÍSICOS DE LA MATERIA: son aquellos cambios que no generan la creación de nuevas sustancias, lo que significa que no existen cambios en su composición de la materia, como podemos observar en la siguiente imagen. 

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El cambio físico de la materia, lo caracterizamos porque no existen reacciones químicas y cambios en la composición de la materia. 



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LA ENERGÍA: CONCEPTO Y CLASES.

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Si nosotros observamos nuestro entorno podemos ver que los animales, las plantas, las máquinas, y muchos más realizan varias funciones. Todas ellas tienen en común que utilizan la energía. Sabemos que el hombre desde su existencia, ha necesitado de la energía para poner sobrevivir, pero en si ¿qué es energía? ¿por qué es tan importante? ¿ por qué es importante el ahorro energético? .
La energía es la capacidad de los cuerpos para realizar un trabajo y producir cambios en ellos mismos o en otros cuerpos, es decir, la energía tiene la capacidad de hacer el funcionamiento de cada cosa.
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ENERGÍA ELÉCTRICA:
Se denomina energía eléctrica a la forma de energía que resulta de la existencia de una diferencia de potencial entre dos puntos, lo que le permite establecer una corriente eléctrica entre ambos,   ( cuando se es coloca en contacto por medio de un conductor eléctrico) para obtener trabajo.

ENERGÍA LUMINOSA:
La energía lumínica o luminosa es la energía fracción percibida de la energía transportada por luz y que se manifiesta sobre la materia de distintas maneras, una de ellas es arrancar los electrones de los metales, puede comportarse como una onda o como si fuera materia, pero lo más normal es que se desplace como una onda e interactúe con la materia de forma material o física. 

ENERGÍA SOLAR:
La energía solar es la que se la obtiene mediante la captación de la luz y el calor emitidos por el sol. La radiación solar que alcanza la tierra puede aprovecharse por medio del calor que produce a través de la absorción de la radiación, por ejemplo en dispositivos ópticos o de otro tipo. También es una de las llamadas energías renovables, particularmente del grupo no contaminante, conocido como energía limpia o energía verde. 
ENERGÍA MECÁNICA:
La energía mecánica se debe a la posición y al movimiento de un cuerpo, por lo tanto, es la suma de las energías potencial, cinética y la energía elástica de un cuerpo y al movimiento de un cuerpo. Expresan la capacidad que poseen los cuerpos con masa de efectuar un trabajo. 
ENERGÍA HIDRÁULICA: 


Se denomina energía hidráulica o energía hídrica a aquella que se obtiene del aprovechamiento de las energías cinética y potencial de la corriente de ríos, saltos de agua o mareas. Este tipo de energía verde cuando su impacto ambiental es mínimo y usa la fuerza hídrica sin represarla, caso contrario es considerada sólo una forma de energía renovable. 

ENERGÍA NUCLEAR:


La energía nuclear es aquella que se libera como resultado de una reacción nuclear. Se puede obtener por el proceso de Fisión Nuclear (división de núcleos atómicos pesados) o bien por Fusión Nuclear (unión de núcleos atómicos muy livianos). En las reacciones nucleares se libera una gran cantidad de energía debido a que parte de la masa de las partículas involucradas en el proceso, se transforma directamente en energía. Lo anterior se puede explicar basándose en la relación Masa-Energía producto de la genialidad del gran físico Albert Einstein.



ENERGÍA ELECTROMAGNÉTICA:


La energía electromagnética es la cantidad de energía almacenada en una región del espacio que podemos atribuir a la presencia de un campo electromagnético, y que se expresará en función de las intensidades de campo magnético y campo eléctrico. En un punto del espacio la densidad de energía electromagnética depende de una suma de dos términos proporcionales al cuadrado de las intensidades de campo.

ENERGÍA EÓLICA:


Energía eólica es la energía obtenida del viento, es decir, la energía cinética generada por efecto de las corrientes de aire, y que es transformada en otras formas útiles para las actividades humanas.
El término eólico viene del latín Aeolicus, perteneciente o relativo a Eolo, dios de los vientos en la mitología griega. La energía eólica ha sido aprovechada desde la antigüedad para mover los barcos impulsados por velas o hacer funcionar la maquinaria de molinos al mover sus aspas.
En la actualidad, la energía eólica es utilizada principalmente para producir energía eléctrica mediante aerogeneradores. A finales de 2007, la capacidad mundial de los generadores eólicos fue de 94.1 gigavatios.1 Mientras la eólica genera alrededor del 1% del consumo de electricidad mundial,2 representa alrededor del 19% de la producción eléctrica en Dinamarca, 9% en España y Portugal, y un 6% en Alemania e Irlanda (Datos del 2007). En el año 2008 el porcentaje aportado por la energía eólica en España aumentó hasta el 11%.3
La energía eólica es un recurso abundante, renovable, limpio y ayuda a disminuir las emisiones de gases de efecto invernadero al reemplazar termoeléctricas a base de combustibles fósiles, lo que la convierte en un tipo de energía verde. Sin embargo, el principal inconveniente es su intermitencia.


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