1 QUÍMICA ES LA CIENCIA QUE ESTUDIA LA COMPOSICIÓN, ESTRUCTURA, PROPIEDADES, Y TRANSFORMACIONES DE LA MATERIA, ASÍ COMO LAS LEYES QUE RIGEN ESOS CAMBIOS O TRANSFORMACIONES.

2 RAMAS DE LA QUÍMICA Química GeneralQuímica orgánica o química del carbono. Química inorgánica. Química Analítica.

3 Materia: “Es todo aquello que tiene un lugar en el espacio que tiene forma, peso y volumen y requiere energía para un cambio o transformación”

4 ESTADOS DE AGREGACIÓN DE LA MATERIALíquido. Toma la forma del recipiente que lo contiene y tiene volumen definido. Sólido. Presenta forma y volumen bien definidos. Gaseoso. No tiene ni forma ni volumen definidos.

5 ESTADOS DE AGREGACIÓN DE LA MATERIASÓLIDO LIQUIDO GAS FORMA DEFINIDA NO DEFINIDA NO DEFINIDA VOLUMEN DEFINIDO DEFINIDO NODEFINIDO ATRACCIÓN ALTA MEDIA BAJA MOLÉCULAR ENERGÍA BAJA MEDIA ALTA CINÉTICA

6 ESTADOS DE AGREGACIÓN DE LA MATERIA

7 CAMBIOS DE ESTADO DE AGREGACIÓN DE LA MATERIADEPOSICIÓN SOLIDIFICACIÓN CONDENSACIÓN SÓLIDO - LIQUÍDO GAS FUSIÓN EVAPORACIÓN SUBLIMACIÓN

8 Cambios de Estado de la Materia

9 TEMAS BÁSICOS

10 SUSTANCIAS PURAS ELEMENTOSon aquellos que se representan en la tabla periódica; son sustancias simples que no pueden descomponerse por métodos químicos ordinarios en algo más sencillos el aluminio (Al), cobre (Cu), hierro (Fe), oxígeno (O), etc. COMPUESTO Están formados por la unión química de dos o más elementos en porciones definidas y constantes, combinándose de tal manera que ya no es posible identificar a los elementos por sus propiedades originales e independientes y sólo mediante una acción química se puede separar.

11 SUSTANCIAS QUÍMICAS Sustancias Puras

12 MEZCLA Resultan de la unión física de dos o más sustancias; sean elementos o compuestos, que al unirse conservan sus propiedades individuales. Existen 2 tipos de mezclas: homogénea y heterogénea. MEZCLAS HETEROGÉNEAS HOMOGÉNEAS SE CONSTITUYEN DE UNA SOLA FASE, OBSERVÁNDOSE UNIFORMIDAD EN TODAS SUS PARTES. ESTAS PUEDEN PRESENTARSE EN LOS TRES ESTADOS FÍSICOS SÓLIDO, LÍQUIDO Y GASEOSO. SON AQUELLAS QUE EN SU COMPOSICIÓN PRESENTAN DOS O MAS FASES, LAS CUALES SE PUEDEN SEPARAR POR MÉTODOS FISICOS.

13 ESTRUCTURA ATÓMICA ÁTOMOEs la partícula más pequeña de un elemento que retiene la composición y propiedades del mismo. Esta constituido por tres partículas subatómicas electrón, protón, neutrón.

14 PARTICULAS SUBATOMICASÁTOMO ELECTRÓN PROTÓN NEUTRÓN Carga eléctrica Masa (u.m.a) Localización Giran alrededor En el núcleo En el núcleo del núcleo Símbolo e p n - +

15 Cl (Z) NÚMERO ÁTOMICO Indica el número de protones de un átomo(A) MASA ÁTOMICA Indica el número de protones y neutrones de un átomo Protones (z)= 17 Electrones= 17 Neutrones = A – Z = 18 17 Cl 35

16 ESTRUCTURA ATÓMICA IsótoposÁtomos del mismo elemento con el mismo número atómico, pero diferente masa atómica. El hidrógeno siempre tiene un protón en su núcleo, cuya carga está equilibrada por un electrón. Los isótopos del hidrógeno son el protio (sin neutrones), el deuterio (un neutrón) y el tritio (dos neutrones). El tamaño del átomo está determinado por el movimiento del electrón en regiones del espacio llamadas orbitales.

17 ESTRUCTURA ATÓMICA Isótopos

18 ESTRUCTURA ATÓMICA TEORIA ATOMICA DE DALTONEs la forma en que se representa al átomo; esta dada por los siguientes postulados : Todo elemento está constituido de partículas pequeñísimas llamadas átomos. Los átomos de diferentes elementos tienen masa y tamaño distintos . El átomo no se puede crear ni destruir en una reacción química Los átomos de diferentes elementos se combinan para formar compuestos y lo hacen en relaciones numéricas sencillas de uno y otro átomo. Dos o más átomos de diferentes elementos pueden combinarse en relación distintas para formar más de un tipo de compuestos.

19 ESTRUCTURA ATÓMICA

20 ESTRUCTURA ATÓMICA MODELO ATOMICO DE THOMSONDe acuerdo con el razonamiento de Joseph Thomson, el átomo debe tener la suficiente carga positiva para neutralizar las negativas de los electrones y propuso un modelo atómico. Dicho modelo consistía en una esfera con carga positiva que estuvieran incrustadas a manera de “pasas de un pastel ” las cargas negativas “electrones”.

21 ESTRUCTURA ATÓMICA Teoría de RutherfordEl físico británico Ernest Rutherford y sus colaboradores Hans Geiger y Ernest Marsden bombardearon con partículas alfa (con carga positiva) una lámina muy fina de oro y observaron que aunque la mayor parte de las partículas la atravesaban sin desviarse, unas pocas sufrían una desviación bastante acusada e incluso algunas rebotaban al llegar a la lámina. Para explicar estos resultados Rutherford propuso el modelo nuclear del átomo, según el cual la carga positiva de un átomo y la mayoría de su masa están concentradas en una pequeña región central llamada núcleo. El cual tiene carga positiva en este modelo, los electrones, con carga negativa, giraban en órbitas alrededor del núcleo.

22 ESTRUCTURA ATÓMICA Experimento de Rutherford

23 ESTRUCTURA ATÓMICA MODELO ATOMICO DE BOHR Propone:Los electrones de los átomos se mueven alrededor del núcleo en órbitas circulares o niveles de energía definidos. Mientras los electrones se muevan en órbitas o niveles de energía definidos, no absorben ni desprenden energía. Los electrones pueden pasar de un nivel a otro de menor a mayor energía, siempre y cuando absorban o desprendan energía. Cuando los electrones absorben o desprenden energía lo hacen en cantidades unitarias llamadas cuantos, que corresponden a la diferencia de energía entre los dos niveles.

24 MODELO ATÓMICO DE BOHR NÚCLEO PROTÓN (+) NEUTRÓNORBITAS ELECTRONES (-) K L M N O P Q INCREMENTO DE ENERGÍA

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26 ESTRUCTURA ATÓMICA Propuso además:La existencia de niveles de energía o capas d electrones, que designó con números enteros o letras 1 o K, 2 o L, 3 o M, 4 o N, 5 o O, 6 o P, 7 o Q. Calculó el número máximo de electrones para cada nivel de energía ”n” la fórmula: n Descubrió que a partir del segundo nivel, se dividían en subniveles o subcapas, así el segundo nivel tiene dos subniveles (s y p). El tercero tiene tres (s, p, d) y el cuarto tiene cuatro tiene subniveles (s, p, d, f). Descubrió también que el número máximo de electrones en el nivel más externo es de ocho. Esta propiedad es muy importante, pues determina la capacidad de enlazarse con otros átomos.

27 ESTRUCTURA ATÓMICA Orbitales

28 ESTRUCTURA ATÓMICA Orbitales

29 ESTRUCTURA ATÓMICA CONFIGURACION ELECTRÓNICAIndica la forma como se arreglan los electrones alrededor del núcleo en niveles y subniveles de energía.

30 ESTRUCTURA ATÓMICA PRINCIPIO DE AUFBAU O REGLA DE LAS DIAGONALES. Electrones 1s 2s p 3s p d 4s p d f 5s p d f 6s p d 7s p 2 p 5 Subnivel Número Cuántico principal

31 TABLA PERIÓDICA

32 TABLA PERIÓDICA TABLA PERIÓDICASistema periódico o Tabla periódica, esquema de todos los elementos químicos dispuestos por orden de número atómico creciente y en una forma que refleja la estructura de los elementos. creado por el científico Mendeleiev. Los elementos están ordenados en siete hileras horizontales, llamadas periodos, y en 18 columnas verticales, llamadas grupos. Favoritos

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34 clasificar los elementos?¿Por qué es importante clasificar los elementos? Para poder identificar las características y el comportamiento de estos

35 ¿Cómo se clasifican los elementos?Metales: ocupan la zona de la izquierda y del centro de la tabla Periódica. No metales: ocupan la zona de la derecha de la tabla. Metaloides: colocados entre los metales y los no metales a ambos lados de la de la línea en zig - zag que separa unos de otros. Gases nobles: Ocupan la última Columna.

36 METALOIDES METALES NO METALES GASES NOBLES

37 Metales La mayoría de los elementos son metalesGeneralmente son brillantes y sólo se derriten a altas temperaturas. Son dúctiles y maleables, algunos son tenaces, otros blandos. Los metales se corroen al estar en contacto con el oxigeno. Son buenos conductores de la electricidad y el calor.

38 No metales Tienen tendencia a ganar electrones.No poseen aspecto ni brillo metálico. Son malos conductores de la electricidad y calor. No son dúctiles ni maleables.

39 Metaloides A los elementos que tienen las propiedades de los metales y no metales se les llama metaloides. Pueden ser tanto brillantes como opacos. Su forma puede cambiar fácilmente. Son conductores de calor y de electricidad de mejor manera que los no metales y no tan bien como los metales.

40 Gases nobles Gases nobles o gases inertes, serie de seis elementos químicos gaseosos que constituyen el grupo 18 (o VIIIA) del sistema periódico. Por orden creciente de masa atómica son: helio, neón, argón, criptón, xenón y radón.

41 PERIODOS FAMILIAS FAMILIAS Y PERIODOS Agrupación de los elementosSe localizan de manera vertical. Los elementos agrupados tienen una similitud en las propiedades químicas. Se dividen grupos A y B, son 18 en total Agrupación de los elementos donde sus propiedades son totalmente diferentes de manera horizontal, son 7 Periodos.

42 TABLA PERIÓDICA GRUPOS. Conjunto de elementos que tienen configuración electrónica externa semejante. Se tiene ocho grupos divididos en subgrupos A y B. Corresponden a las columnas verticales. El grupo determina la valencia de cada elemento. Ejemplo: Grupo I Subgrupo A: H, Li, Na, K, Rb, CS, Fr. PERIÓDOS. Conjuntos de elementos dispuestos en líneas horizontales. Se tienen 7 períodos y los hay cortos y largos. Ejemplo: período 2. Li, Be, B, C, N, O, F, Ne.

43 REGLA DEL OCTETO DE LEWISEstablece que los átomos ganarán o perderán electrones hasta adquirir un grupo estable de ocho electrones en su capa de valencia, es decir un octeto. Esta regla menciona que en la tabla periódica hay elementos estables e inestables. Un elemento estable es aquel que tiene ocho electrones en su último nivel de energía como son los elementos de los gases nobles y un elemento inestable es aquel que carece de ocho electrones en el último nivel de energía.

44 PROPIEDADES PERIÓDICASEs la forma en como se acomodan los elementos en la tabla periódica es decir son aquellas que varían gradualmente siguiendo su orden : Radio atómico Radio iónico Potencial de ionización Afinidad electrónica Electronegatividad

45 RADIO ATÓMICO Es la distancia que hay del núcleo de un átomo a su electrón más alejado. El radio atómico disminuye conforme nos desplazamos de izquierda a derecha a lo largo de un periodo. Al desplazarse de arriba hacia abajo por cualquier grupo de la tabla periódica, se da un incremento considerable del radio atómico ya que de un elemento a otro se aumenta un nivel de energía y por consecuencia, el radio aumenta.

46 RADIO ATÓMICO

47 ENERGÍA DE IONIZACION Es la energía requerida para remover el electrón de un átomo gaseoso en su estado fundamental. La energía de ionización indica que tan fuertemente es enlazado un electrón al núcleo del átomo.

48 AFINIDAD ELECTRONICA Cuando un elemento en estado gaseoso capta un electrón hay variación de energía. Esta variación de energía se llama afinidad electrónica. Ésta es mayor para los elementos no metálicos que para los metales; sobre todo es muy grande para los elementos que se encuentran en grupos muy próximos a los gases nobles, ya que tienden a ganar electrones para completar su última capa y asemejar su configuración a la del siguiente gas noble.

49 ELECTRONEGATIVIDAD Es la atracción que ejercen los átomos hacia los electrones que forman un enlace químico y este aumenta de izquierda a derecha en un mismo periodo y en un grupo disminuye de arriba hacia abajo teniendo un valor aquellos que tienen mayor electronegatividad que es igual a 4 y el de menor electronegatividad es igual a 0.7. Mediante la diferencia de electronegatividades se puede determinar el tipo de enlace: ENLACE IONICO, si la diferencia de electronegatividades es mayor que 1.7. ENLACE COVALENTE POLAR, si la diferencia de electronegatividades es mayor que 0 pero menor que 1.7. ENLACE COVALENTE NO POLAR cuando la diferencia de electronegatividad es igual a cero.

50 ENLACES QUÍMICOS Es la unión de dos o más elementos químicos, es decir es la fuerza que mantiene unidos a dos átomos o iones de cargas opuestas.

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52 CLASIFICACION DE LOS ENLACES QUIMICOSIÓNICO MÉTALICO COVALENTE

53 ENLACE IÓNICO Se efectúa entre metales y no metales por transferencia de electrones del átomo metálico al más electronegativo (el no metálico) En esta transferencia se forman iones que después se atraen fuertemente por diferencias de cargas eléctricas.

54 CARACTERÍSTICAS DEL ENLACE IÓNICOSu estado físico es sólido y pueden ser duros o frágiles Sus puntos de fusión y ebullición son altos. Fundidos o el solución acuosa son conductores de la corriente eléctrica. CARACTERÍSTICAS DEL ENLACE IÓNICO Son solubles en solventes polares. No se forman verdaderas moléculas sino redes cristalinas.

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56 Enlace Iónico

57 En la figura anterior se puede ver la estructura del cloruro de sodioEn la figura anterior se puede ver la estructura del cloruro de sodio. En la forma (A) se indican las posiciones (centros) de los iones. En la forma (B) se representan los iones como esferas empacadas. Los iones esféricos están empacados de manera que las atracciones iónicas se maximicen.

58 ENLACE COVALENTE Este tipo de enlace se efectúa entre elementos de alta electronegatividad, es decir entre no-metales y siempre por compartición de pares de electrones.

59 ENLACE COVALENTE COVALENTE NO POLAR ENLACE COVALENTE POLARCOVALENTE COORDINADO

60 ENLACE COVALENTE NO POLARSe tiene cuando dos átomos de un mismo elemento se unen para formar una molécula verdadera, sin carga eléctrica, simétrica y cuya diferencia de electronegatividad es cero Ejemplo: H · · H H · · H El par de electrones compartidos se representa por una línea que une los símbolos de los átomos H – H = H2

61 ENLACE COVALENTE POLARSe origina cuando dos átomos no metálicos de diferente electronegatividad se unen, comparten electrones pero la nube electrónica se deforma y se ve desplazada hacia al átomo de mayor electronegatividad, originando polos en una molécula, uno con carga parcialmente positiva y otro con carga parcialmente negativa. H + Cl & &+ Cl H

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63 ENLACE COVALENTE COORDINADOUn átomo no metálico comparte un par de electrones con otro átomo pero el segundo los acomoda en un orbital vacío. Se dice que ambos átomos se coordinan para completar su octeto. O H - O - S - O - H La coordinación se indica con una flecha

64 ENLACE COVALENTE En el enlace covalente no existe atracciónelectroestática. En este tipo de enlace los átomos comparten electrones que se emparejan y forman pares de electrones que le dan a cada átomo una órbita externa estable. Las uniones covalentes entre los átomos son fuertes Los compuestos covalentes son sólidos, líquidos y gaseosos a temperatura ambiente No es necesaria mucha energía para romper sus enlaces. Sus puntos de ebullición y fusión son bajos generalmente son insolubles en agua pero solubles en disolvente orgánicos. ENLACE COVALENTE

65 Sus enlaces son mas débiles que los de el enlace iónico.Cuando se unen 2 metales se Comparten los electrones y tienden a formar cationes. Sus enlaces son mas débiles que los de el enlace iónico. Se trata de redes tridimensionales que adquieren la estructura típica de empaquetamiento compacto de esferas. Enlace metálico Se llama enlace metálico al tipo de unión que mantiene unidos a los átomos de los metales entre si. En el enlace metálico, los átomos se desplazan alrededor de muchos átomos. Sus puntos de fusión y ebullición son generalmente elevados, brillo metálico, son maleables, son dúctiles. Ejemplos serian el acero, duraluminio y el latón.

66 Enlaces Químicos

67 CLASIFICACIÓN DE LOS COMPUESTOS QUÍMICOS INÓRGANICOSÓxidos Hidruros Bases o hidróxidos Ácidos Sales Metálicos (Básicos) No metálicos (Anhídridos) Clasificación de compuestos Inorgánicos según su función y comportamiento Hidrácidos oxiácidos Binarias oxisales

68 OXIDOS BASICOS Resultan de la combinación de un metal con oxígenoCa + O CaO óxido de calcio Cu + O Cu2O óxido cuproso/óxido de cobre (I) Cu + O CuO óxido cúprico/óxido de cobre (II) Se les conoce como óxidos básicos porque al reaccionar con el agua forman otro tipo de compuestos llamados hidróxidos CaO + H2O Ca OH hidróxido de calcio

69 OXIDOS ACIDOS O ANHIDRIDOSSe forman al combinarse oxígeno con un no metal. C + O CO Dióxido de carbono El nombre de óxidos ácidos lo reciben porque al reaccionar con el agua forman ácidos (oxiácidos) CO H2O H2CO3 Ácido carbónico

70 BASES O HIDROXIDOS Resultan de la combinación de un óxido metálico con agua y siempre llevan en su fórmula un metal unido al radical OH. Na H NaOH Hidróxido de sodio

71 HIDRUROS Los hidruros resultan de la combinación del hidrógeno con cualquier metal En los hidruros el hidrógeno siempre tiene número de oxidación de -1. Ejemplo: Na+1 y H NaH Hidruro de sodio

72 HIDRÁCIDOS Los hidrácidos resultan de la combinación de los aniones de la serie de los haluros con el hidrogeno, es decir de la combinación de un no metal con el hidrogeno. En los hidrácidos el hidrógeno siempre tiene número de oxidación +1 Ejemplo: H+1 y F HF Acido fluorhídrico

73 SALES Sales binarias son sales que provienen de los hidrácidos, es decir su molécula tiene un metal unido a un no metal. Ejemplo: Na+1 Y Cl NaCl Cloruro de sodio

74 MOL Y NÚMERO DE AVOGADROEs el peso molecular de una sustancia, expresado en gramos, se denomina peso molecular gramo que equivale a X moléculas. No. De Avogadro Constante determinada como X 1023 Es decir que en un mol de cualquier sustancia existen X partículas de esa sustancia.

75 MASA MOLAR Masa en gramos de un elemento o de cualquier sustancia pura. Para los cálculos de masa molar se utiliza la siguiente formula : n = W / P.M n = Número de Moles W = Peso en gramos P.M. = Peso Molecular (g/mol)

76 AGUA GENERALIADDES: Cubre aproximadamente tres cuartas partes de la superficie total de la tierra. 97 % en océanos y cuerpos de agua salina 2% en témpanos de hielo, glaciales, en la atmósfera o mezclada con el suelo. Casi el 1% en lagos de agua fresca, ríos y mantos freáticos, solo esta sirve para el desarrollo y sostenimiento de la vida humana. PARAMETROS FÍSICOS DE LA CALIDAD DEL AGUA Son los las características del agua que se detectan por la vista, tacto, gusto y olfato; pueden ser turbiedad, color, olor, sabor y temperatura. PARAMETROS QUÍMICOS DE LA CALIDAD DEL AGUA. El agua es un solvente universal y por lo tanto se pueden disolver distintas sustancias entre las que podemos mencionar a los sólidos totales, fluoruros, metales, materia orgánica y nutrientes.

77 Ciclo biológico del agua

78 FUENTES DE ABASTECIMIENTOAGUAS SUPERFICIALES: Se encuentran a la altura de la superficie de la tierra como lo son ríos, lagos y lagunas. AGUAS SUBTERRÁNEAS: Se encuentran en el subsuelo por filtración y son el resultado del ciclo hidrológico, por ejemplo, los mantos freáticos. Pero ambas deben tratadas, en virtud de que contienen concentraciones de contaminantes que pueden causar daños en la salud de la población.

79 PROPIEDADES FISICAS DEL AGUACAPACIDAD CALORÍFICA ESPECIFICA 1 cal / gr ° C ( x 10 3 J / Kg K ) FORMAS ALOTROPICAS Hielo, Vapor y Agua DENSIDAD MÁXIMA A 0 ° C Es de 1 gr / ml. APARIENCIA Cristalina, incolora, inodora e insípida

80 PROPIEDADES QUIMICAS Constituida por 2 átomos de Hidrogeno y 1 átomo de oxigeno. Punto de fusión 0° C Punto de ebullición 100° C

81 ESTRUCTARA MOLECULAR H∂ H∂+ 104.5° O∂-

82 PUENTES DE HIDRÓGENO : Es la atracción electrostática el protón combinado y otro átomo de gran electronegatividad y volumen pequeño. El protón de una molécula atrae hacia el un par de electrones solitarios de un átomo como C, N, O de una molécula próxima o a veces de la misma molécula. Este “puente de hidrógeno” no es un verdadero enlace y origina un comportamiento especial de las sustancias que lo presentan.

83 CONTAMINACIÓN DEL AGUALa contaminación del agua se debe a la incorporación de materiales extraños, como microorganismos, productos químicos, residuos industriales y de otros tipos o aguas residuales. Estos materiales deterioran la calidad del agua y la hacen inútil para los usos pretendidos.

84 CONTAMINACIÓN DEL AGUALa contaminación química de los ríos y arroyos se divide en dos grandes grupos: contaminación puntual y no puntual. La primera procede de fuentes identificables, como fábricas, refinerías o desagües de aguas residuales. La no puntual es aquella cuyo origen no puede identificarse con precisión como las escorrentías de la agricultura o la minería o las filtraciones de fosas sépticas o depuradoras. Cada año mueren unos 10 millones de personas en el mundo por beber agua contaminada.

85 PRINCIPALES CONTAMINANTES DEL AGUAAguas residuales Agentes infecciosos. Nutrientes vegetales que pueden estimular el crecimiento de las plantas acuáticas. Éstas, a su vez interfieren con los usos a los que se destina el agua y al descomponerse, agotan el oxígeno disuelto y producen olores desagradables. Productos químicos como los pesticidas, productos industriales, las sustancias tensioactivas, “ los detergentes” y los productos de la descomposición de otros compuestos orgánicos.

86 Petróleo especialmente el procedente de los vertidos accidentales.Sedimentos formados por partículas del suelo y minerales arrastrados por las tormentas y escorrentías desde las tierras de cultivo. Sustancias radiactivas procedentes de los residuos producidos por la minería y el refinado del uranio y el torio, las centrales nucleares y el uso industrial, médico y científico de materiales radiactivos. El calor es un contaminante cuando el vertido del agua empleada para la refrigeración de las fábricas y las centrales energéticas hace subir la temperatura del agua de la que se abastecen

87 FUENTES GENERADORAS INDUSTRIAL.En sus desechos puede haber sustancias peligrosas por ejemplo : el mercurio se acumula en los peces y provoca intoxicaciones al comer pescado de zonas contaminadas. URBANO: Este tipo de aguas contienen los desechos ( excremento, orines, detergentes ) generados por actividades cotidianas del ser humano de la ciudad

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89 IONES EN DISOLUCIONES ACUOSASLos electrolitos son sustancias que al disolverse en agua se disocian y producen iones libres, por lo que conducen la electricidad. En todas las disoluciones acuosas existen iones hidroxilo (OH-) e hidronio (H+).

90 ACIDOS Y BASES Los ácidos son sustancias que al disolverlas en agua producen iones H+. Las disoluciones ácidas tienen sabor amargo, generalmente atacan a los metales, hacen que el tornasol, una sustancia extraída de líquenes se ponga rojo. Las bases son sustancias que al disolverlas en agua producen iones OH-. Las disoluciones básicas tienen un sabor amargo, producen sensación jabonosa al tacto, hacen que el tornasol se ponga azul.

91 Fuerza de los ácidos y las basesLos ácidos o las bases que se disocian totalmente en iones cuando se disuelven en agua se llaman ácidos o bases fuertes. Los ácidos o las bases que se disocian parcialmente en iones, se llaman ácidos o bases débiles

92 INDICADORES ÁCIDO - BASELos indicadores ácido-base son sustancias que cambian de color al reaccionar con una disolución ácida o básica. Para comparar el grado de acidez o basicidad de las disoluciones se utiliza una escala de números llamada escala de PH. Una disolución muestra su acidez o basicidad en función de su concentración de iones hidronio; cuanto mas ácida sea una disolución menor es el valor que se asigna a su PH. ácido neutro básico

93 INDICADORES MAS COMUNESINTERVALO DE pH ÁCIDO NEUTRO BASE Violeta de Metilo 0 – 2 Amarillo Verde azulado Violeta Anaranjado de metilo 3.1 – 4.4 Rojo Naranja Verde de bromocresol 3.8 – 5.4 Verde Rojo de metilo 4.2 – 6.3 Tornasol 4.5 – 8.3 Púrpura Azul Fenolftaleína 8.3 – 10 Incoloro Rosado Amarillo de alizarina Lila

94 SOLUCIONES O DISOLUCIONESSOLUCIONES O DISOLUCIONES : Se define como la materia homogénea compuesta de más de un material. Las soluciones están compuestas o formadas de un soluto y un disolvente SOLUTO : Es el material que se disuelve , es decir es el componente de una solución que se disuelve en un solvente. DISOLVENTE : Es el material que disuelve . En una solución de dos o más líquidos, el disolvente es que se encuentra presente en mayor proporción, el disolvente más común es el agua .

95 SOLUCIONES PORCENTUALESComposición porcentual en peso Se expresa el % en peso del o los solutos en la disolución. Expresa los gramos de soluto disueltos entre los gramos de solución y por ciento. % en peso = ___g (soluto)______ x 100 gramos de solución Composición porcentual en volumen Las soluciones que se preparan con dos líquidos con frecuencia se expresan en % en volumen con base en el soluto. Por lo tanto el % en volumen es el volumen de un líquido en 100 ml de solución. % en volumen = volumen del soluto X 100 volumen de la solución

96 Soluciones valoradas Solución molar (M)Se expresa como un mol de soluto disuelto en un litro de solución y su formula es: M = Moles de soluto 1 litro de solución Solución normal (N) Es la que contiene disuelto en 1 litro de solución, el peso normal o equivalente del soluto. N = a VE N = Normalidad de la solución = g equivalentes / l a = Gramos de soluto V = Volumen de la solución = l E = Peso equivalente = g/g equivalente

97 Solución molal Una solución molal contiene 1 mol de soluto disuelto en 1000 g de disolvente ( se expresa la molalidad en moles de soluto por 1000 g de disolvente, no de disolución). molalidad = Moles de soluto 1000 g de disolvente

98 AIRE Nitrógeno 78% Oxígeno 21% AIRE Otras sustancias 1 %Es una mezcla homogénea e incolora de algunos gases, vapor de agua, partículas sólidas y polvo, como hollín, sales, microorganismos y restos de organismos. Nitrógeno % Oxígeno % AIRE Otras sustancias % (gases nobles, dióxido de carbono y otros gases)

99 OXÍGENO El oxígeno es el componente del aire que permite que los materiales ardan. Los procesos en donde interviene el oxígeno se llaman oxidaciones, en las cuales se forman nuevas sustancias llamadas óxidos. La combustión es la reacción con el oxígeno que produce energía en forma de calor y luz, estas oxidaciones son muy rápidas. combustible + oxígeno CO2 + agua + energía

100 OXÍGENO La corrosión de los materiales consiste en la combinación química con el oxígeno, por lo tanto es una oxidación. Los óxidos derivados de un metal se conocen como óxidos básicos, por que al combinarse con agua producen hidróxidos. CaO H2O Ca (OH)2 Los óxidos derivados de los no metales se les conoce como óxidos básicos, por que al combinarse con agua producen ácidos. CO H2O H2CO3

101 REACCIONES DE OXIDO-REDUCCIÓNDesde el punto de vista histórico, el término oxidación toma su nombre de los procesos en que una sustancia gana oxígeno a partir de otra. Para el proceso inverso, es decir una sustancia que pierde oxígeno se acuñó la palabra reducción. Ahora, sin embargo estos conceptos tienen un significado más amplio que se refiere al ambiente eléctrico de los átomos de las moléculas e incluye reacciones que no involucran al oxígeno.

102 REACCIONES DE OXIDO-REDUCCIÓNEn una reacción de oxidación-reducción hay un cambio electrónico de los elementos con respecto a su estado elemental. Una sustancia se oxida cuando pierde electrones, mientras que la que los recibe, se reduce. Dado que la oxidación y la reducción se llevan a cabo dentro del mismo proceso, no puede ocurrir una oxidación sin que haya una reducción.

103 NÚMERO DE OXIDACIÓN Ejemplo:El número de oxidación es la carga eléctrica de un átomo que resulta cuando los electrones que constituyen el enlace se asignan al átomo mas electronegativo. El número de oxidación de cualquier elemento libre ( sin combinar ) es cero. O20 , N20, F20 Ejemplo: H1+ Cl = 0 Na21+ S = 0

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105 CICLO DEL OXÍGENO

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108 CONTAMINACIÓN DEL AIREUno de los efectos negativos de la actividad industrial es la emisión a la atmósfera de sustancias contaminantes, responsables de fenómenos indeseables tales como la lluvia ácida. El ácido sulfúrico (y en menor grado el ácido nítrico) es responsable de la acidez del agua de lluvia en zonas industriales, que daña la flora y la fauna de la región, destruye los monumentos y edificios de piedra y corroe las estructuras metálicas.

109 CONTAMINACIÓN

110 INVERSIÓN TÉRMICA Durante una inversión térmica la contaminación aumenta de forma espectacular, cuando una masa de aire frío queda atrapada bajo una de aire caliente, a consecuencia de su situación física, ya que las montañas que rodean la ciudad impiden la circulación del aire, por lo cual la contaminación generada no se disipa.

111 Contaminación atmosférica

112 EFECTO INVERNADERO El dióxido de carbono es fundamental para la vida no solo por ser la materia prima con la que las plantas fabrican alimentos durante la fotosíntesis; el CO2 atmosférico es vital también por que mantiene la Tierra caliente por efecto invernadero. La cantidad de CO2 en la atmósfera de un planeta afecta su temperatura. La cantidad de CO2 en la atmósfera está creciendo debido a las combustiones industriales. Este incremento de CO2 origina un aumento alarmante de la temperatura de la Tierra por efecto invernadero.

113 ALIMENTOS CARBOHIDRATOS LÍPIDOS PROTEÍNAS VITAMINAS Y MINERALES

114 CARBOHIDRATOS (AZUCARES)Son compuestos que están formados por Carbono, Oxígeno e Hidrógeno Se les conoce como Hidratos de carbono o sacáridos, teniendo la siguiente formula Cn(H2O)m. Son compuestos que contienen múltiples grupos hidroxilo (-OH) así como grupos carbonilo. Las plantas verdes los producen durante la fotosíntesis. Los carbohidratos proporcionan energía a todos los seres vivos, por el alto contenido de número de carbonos, ya que es el principal combustible de los seres vivos. Es la unidad estructural mas abundante entre ellos se considera como el compuesto orgánico más abundante en la naturaleza.

115 CLASIFICACIÓN DE LOS CARBOHIDRATOSMONOSACARIDOS OLIGOSACARIDOS POLISACARIDOS Formados por solo una unidad los de mayor importancia pentosas y hexosas Formados por dos unidades los mas conocidos son la sacarosa, maltosa y lactosa Son macromoléculas formadas por muchos monosacáridos los mas importantes el almidón, el glucógeno y la celulosa

116 GLUCOSA La glucosa, de fórmula C6H12O6, es un azúcar simple o monosacárido. Su molécula puede presentar una estructura lineal o cíclica; esta última, representada en la ilustración, es termodinámicamente más estable.

117 Celulosa La celulosa principal componente de la pared celular de todos los vegetales es un hidrato de carbono complejo.

118 LÍPIDOS Son un grupo de compuestos orgánicos insolubles en agua, pero solubles en solventes orgánicos como cloroformo, gasolina, alcohol, éter y benceno. Entre los diversos grupos de lípidos se encuentran las grasas, los aceites, los esteroides, las ceras y los fosfolípidos. Son una fuente de energía y almacenamiento de la misma. Regulan la temperatura cuando la temperatura del medio ambiente desciende. Regulación de los impulsos nerviosos, llegan más rápido por el alto contenido de lípidos en las células nerviosas.

119 PROTEÍNAS Sirven como materiales estructurales del cuerpo y son fundamentales para la mayoría de los procesos vitales . Las proteínas que provienen de animales y ciertas plantas son un alimento muy importante, debido a que abastecen al cuerpo de aminoácidos que son esenciales para la producción de las proteínas que necesita. Las proteínas están constituidas por aminoácidos y esos aminoácidos tienen dos grupos funcionales que son los que se unen para formar a las proteínas y son los siguientes : R - NH2 R - COOH

120 VITAMINAS Son complejos alimenticios para el organismo ya que el ser vivo por su cuenta no es capaz de sintetizar vitaminas , es por eso que se deben de consumir con algún alimento en concentraciones adecuadas. Las altas concentraciones en el organismo produce un desequilibrio llamado Hipervitaminosis y la falta de vitaminas en el organismo se le conoce avitaminosis . Se clasifican: LIPOSOLUBLES Vitamina A Vitamina E Vitamina D Vitamina K HIDROSOLUBLES Vitamina C Vitamina B2 B1 B6 B12 Niacina Ácido Pentanoico Biotina

121 REACCION QUIMICA

122 Reacciones químicas

123 LA ENERGÍA Y LAS REACCIONES QUÍMICASREACCIONES ENDOTERMICAS Es aquella reacción donde la energía total de los productos es mayor que la de los reactivos por lo cual se necesita una fuente de energía externa para que se lleve acabo esta reacción , es decir que se absorbe energía en la reacción. Ejemplo: Energía + 6CO H C6H12O O2

124 REACCIONES EXOTERMICASEs aquella reacción donde la energía química total de los productos es menor que la de los reactivos por lo cual se libera el exceso de energía en una reacción exotérmica. Ejemplo : C6H12O O CO2 + 6H2O + Energía

125 ENERGÍA INTERNA : Es aquella energía que se le aplica a un sistema cerrado tomando en cuenta el trabajo del sistema y la cantidad de calor que se le aplica a ese sistema, ya que sus unidades de la energía interna es en Joules. Formula Q = ∆U + w Q = Cantidad de calor o energía ∆U = Energía interna del sistema. W = Trabajo aplicado al sistema en Joules

126 ENTALPIA : Cantidad de energía que se utiliza para romper los enlaces químicos, necesaria para interrumpir las atracciones moleculares para generar nuevas atracciones entre las partículas . Como consecuencia un intercambio de energía acompaña a la disolución de una reacción química. El cambio de calor asociado al proceso de disolución de la entalpía en la reacción puede ser: Endotérmica es decir que absorbe energía Exotérmica que libera energía de la reacción.

127 ENTALPIA

128 MATEMATICAMENTE LA ENTALPIA ES:∆G = ∆H + ∆S T ∆G = Energía Libre de Giss (cal / mol ) ∆H = Entalpía (cal / mol ) ∆S = Entropía ( cal / mol* K ) T = Temperatura ( K )

129 ENERGÍA LIBRE : Es aquella energía donde las fuentes que originan los cambios en las reacciones son las mismas especies químicas. ESPONTANEIDAD : Es aquella energía que se produce espontáneamente al aumentar la velocidad de una reacción es decir cuando se le aplica a una reacción química un catalizador, calor o si la reacción es reversible.

130 EQUILIBRIO QUÍMICO Ley de Le Chatelier : Cuando un sistema alcanza el equilibrio permanecerá es este estado indefinidamente al menos que se perturbe el equilibrio en alguna formula . El equilibrio se desplaza de una a otra dirección cuando se alteran los factores del equilibrio. Debido a un cambio en algunos de los factores. El equilibrio se desplazara en la dirección que tienda a oponerse o a contrarrestar el cambio, y se representa de la siguiente forma : N2 (g) H2 (g) NH3 (g) Energía

131 VELOCIDAD DE REACCIÓN Y FACTORES QUE INFLUYEN EN ELLAVelocidad con la que se lleva acabo una reacción se expresa como la velocidad de una reacción química. Esta velocidad depende de varios factores y especialmente de la forma en que interactúan los reactivos para formar los productos . El choque entre partículas se conoce como colisión sin embargo estas colisiones por si solas no causan una reacción; deben de chocar un conjunto de especies con suficiente energía y a apropiada orientación espacial para que se produzca la reacción .

132 Los factores que influyen en la velocidad de reacción son:Temperatura: Un aumento de temperatura en un sistema en reacción siempre causara que las partículas se muevan con mayor velocidad . Concentración: la concentración se refiere al número de partículas en un volumen determinado. Catalizadores: Son sustancias químicas fascinantes y muchas son vitales para los procesos químicos industriales, un catalizador aumenta la velocidad de reacción sin alterarse químicamente.

133 QUIMICA DEL CARBONO

134 TIPOS DE ENLACE El enlace entre átomos de carbono y carbono que integran un compuesto orgánico pude ser de la siguientes formas : Sencillo o Simple Doble Triple.

135 TIPOS DE ENLACE Enlace sencillo Enlace Doble Enlace triple C C C C C C

136 La ecuación general para la deshidratación de los alcoholes es:                                                                              La ecuación general para la deshidrohalogenación en los derivados halogenados es:                                                                                       

137 Alcanos

138 ESTRUCTURA ATÓMICA ALCANOSCompuestos que se encuentran en el gas natural o en el petróleo. Los alcanos forman cadenas abiertas y cerradas y éstas a su vez ser simples o ramificadas, también se conocen como parafinas o hidrocarburos saturados por poseer enlaces sesillos, ( C – C ) cuyo terminación es – ano y tienen la siguiente formula general : CnH2n+2 Donde : C = Átomo de Carbono n = Número de átomos de carbono H = Átomo de Hidrógeno

139 Alquenos

140 ALQUENOS Son hidrocarburos insaturados, forman parte de la serie de etilenos y son subproductos obtenidos del petróleo. Son compuestos no saturados y en su estructura tienen doble ligadura entre dos carbonos ( C = C ) y tienen terminación – eno, cuya formula es la siguiente: CnH2n Donde : C = Átomo de Carbono N = Número de átomos de carbono H = Átomo de Hidrógeno

141 ALQUINO Son hidrocarburos alifáticos insaturados que se derivan de los alcanos cuando estos pierden cuatro átomos de hidrógeno, lo que da lugar a la formación de un triple enlace ( C = C ) también se conocen como acetileno, teniendo una terminación de – ino , cuya formula general es la siguiente : CnH2n-2 Donde : C = Átomo de Carbono N = Número de átomos de carbono H = Átomo de Hidrógeno

142 Nomenclatura hidrocarburos

143 Hidrocarburos CíclicosSon aquellos compuestos orgánicos que tienen una estructura o cadena cerrada, que pueden tener diferentes tipos de enlace ( simple y doble ) para nombrarlos se le antepone la palabra ciclo seguida de la terminación de cada hidrocarburo ( alcano o alqueno ) y se clasifican en : Ciclo alcanos Ciclo alquenos.

144 ISOMERÍA ESTRUCTURAL Compuestos cuyas fórmulas moleculares son iguales, sin embargo su estructura atómica es diferente por lo que en realidad son distintos. Estos compuestos se conocen como isomeros y el fenómeno en general se denomina isomería. Los isómeros presentan diferencias en su estructura, esto es que al enlazarse los átomos lo hacen de manera diferente, por lo que su formula estructural cambia. Gracias a ellos pueden distinguirse los compuestos. Ejemplo : CH3 CH3 - CH2 - CH2 - CH2 - CH CH3 - CH - CH2 - CH3 Pentano metil-butano

145 ISOMERÍA ESTRUCTURAL Compuestos cuyas fórmulas moleculares son iguales, sin embargo su estructura atómica es diferente por lo que en realidad son distintos. Estos compuestos se conocen como isomeros y el fenómeno en general se denomina isomería. Los isómeros presentan diferencias en su estructura, esto es que al enlazarse los átomos lo hacen de manera diferente, por lo que su formula estructural cambia. Gracias a ellos pueden distinguirse los compuestos. Ejemplo : CH3 CH3 - CH2 - CH2 - CH2 - CH CH3 - CH - CH2 - CH3 Pentano metil-butano

146 GRUPOS FUNCIONALES Es un átomo o un conjunto de átomos que proporcionan ciertas características a los compuestos. Según el grupo funcional que posee el compuesto es la función química que desempeña y determina sus propiedades.

147 Grupos funcionales

148 NOMENCLATURA DE GRUPOS FUNCIONALESLa nomenclatura que se utiliza para todos los grupos funcionales es la misma, solo varia dependiendo la terminación y a su grupo funcional y se deben se seguir estos pasos : Localizar la cadena principal de carbonos que contengan el grupo funcional Enumerar a esa cadena empezando por el extremo de donde se localice el grupo funcional Anotar el número del grupo funcional y del sustituyente Escribir la terminación de cada grupo funcional.

149 REACCIONES ORGANICAS Son expresiones cualitativas y cuantitativas de un cambio químico, clase y número de moléculas de reactantes y productos. sustitución Reacciones adición Orgánicas eliminación condensación hidrólisis

150 REACCIÓN DE SUSTITUCIÓNSon aquellas reacciones donde se desplazan uno o varios elementos dentro de una reacción química orgánica. Ejemplo : Cu + ZnSO Zn + CuSO4

151 REACCIÓN DE ADICIÓN Son las reacciones que se utilizan para formar a los alcanos partiendo de los alquenos aplicando calor y en algunas ocasiones un catalizador . CH3 - C = C - CH3 + H CH3 - C - C -CH3 2- buteno butano H H H H H H

152 REACCIÓN DE ELIMINACIÓNSon reacciones orgánicas donde se forman alquenos a partir de un halogenuro de alquilo CH3 – CH = CH – CH3 CH CH - CH2 - CH3 Br Se elemina.

153 REACCIONES DE CONDENSACIÓNSon reacciones que se llevan acabo para la eliminación de productos o compuestos para una mejor activación de cada reactivo puesto que estas reacciones se utilizan en la fabricación de cosméticos y por ende son muy complejas es decir tienen un mecanismo de reacción muy complejo.

154 REACCIONES HIDRÓLISISSon las reacciones donde se eliminan moléculas de agua o son las reacciones que sufren una deshidratación en su estructura tanto en los reactivos como en los productos, principalmente se utilizan el la descomposición de alimentos o en la deshidratación de los productos farmacéuticos : H2O HCl H2O H3O Cl