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Química General: 
Sistemas Materiales 
Introduccion Tema 1 
 
Ideograma chino 
“estudio del 
cambio” 
1 
La Química: una ciencia para el siglo XXI 
• Salud y medicina 
• Sistemas sanitarios 
• Cirugía con anestesia 
• Vacunas y antibióticos 
•Energía y medio ambiente 
• Combustibles fósiles 
• Energía solar 
• Energía nuclear 
2 
La Química: una ciencia para el siglo XXI 
• Materiales y tecnología 
• ¿Polímeros, cerámicos y cristales 
líquidos 
• ¿Superconductores a temperatura 
ambiente? 
 • Agricultura y alimentos 
• Cultivos modificados 
genéticamente 
• Pesticidas “naturales” 
• Fertilizantes especializados 
3 
El estudio de la química 
Macroscópico Microscópico 
Modelos 
Mayores 0.1 mm 
microscopio óptico e/50 y 200 m 
ultramicroscopio e/5 y 200 nm 
10-6 m 
10-9 m 
4 
El método científico es un procedimiento 
sistemático para investigar. 
Una hipótesis es una explicación tentativa 
para un conjunto de observaciones. 
probado modificado 
Observación Representación Interpretación 
5 
Una teoría es un principio unificador que 
explica un conjunto de hechos y/o las leyes 
que se basan. 
Una ley es un enunciado conciso de una 
relación entre fenómenos que es siempre 
válido bajo las mismas condiciones. 
Teoría atómica 
Fuerza = masa x aceleración 
6 
 
Otros: Plasma, condensado Bose-Einstein, condensado fermiónico 
http://mc2.cchem.berkeley.edu/Java/molecules/index.html 
7 
 
Volatilización Sublimación 
Cambios de Estado 
8 
Materia es todo lo que ocupa un lugar en el espacio 
y tiene masa. 
Una sustancia es una forma de materia que tiene 
una composición dada y propiedades específicas que 
la distinguen de otras. 
La química es el estudio de la materia, sus 
cambios y comportamiento. 
Agua 
Oro 
Sal común 
9 
 
Sistema homogéneo: las propiedaes intensivas 
son las mismas en cualquier punto. 
 
Criterio: límite visibilidad ultramicroscopio 10-4 cm 
Sistema heterogéneo: las propiedades 
intensivas cambian, presenta fases. 
 
Sistema inhomogéneo: es el sistema que no presenta 
superficies de discontinuidad, pero cuyas propiedades 
varían en forma gradual y continua (la atmósfera 
terrestre). 
Fase: es cada uno de los sistemas homogéneos 
que componen un sistema heterogéneo, separadas 
por superficies de discontinuidad. 
Sistema materiales 
10 
Una solución es una mezcla homogénea de dos o más 
sustancias. 
El soluto es la sustancia presente en menor cantidad. 
El solvente es la sustancia presente en mayor cantidad. 
Componente 1 Componente 2 Estado de la 
solución 
Ejemplo 
 
G 
G G Aire 
L L Soda (CO2 en agua) 
S S H2 gaseoso en Paladio 
L L L Etanol en agua 
 
S 
L L NaCl en agua 
S S Aleación Cu/Zn latón 
Cu/Sn bronce 
11 
Datos de interés 
Composición aproximada de un 
litro agua de mar 
 
 
 
 
 
Composición del vino 
Agua (85% a 90%) 
Alcohol etílico (9% a 15%). 
 
Glicerina, glicerol, ácidos 
orgánicos (tartárico, málico, 
cítrico), otros alcoholes, sales, 
vitaminas, compuestos aromáticos 
Nafta 
Mezcla de hidrocarburos de 6 a 8 
carbonos en su mayor parte. Se 
busca que esos hidrocarburos sean 
lo más ramificados posible. 
Cloruro de sodio 24,0 g 
Cloruro de magnesio 5,0 g 
Sulfato neutro de sodio 4,0 g 
Cloruro de calcio 1,1 g 
Cloruro de potasio 0,7 g 
Bicarbonato de sodio 0,2 g 
Bromuro de sodio 0,096 g 
Ácido bórico 0,026 g 
Cloruro de estroncio 0,024 g 
Fluoruro de sodio 0,003 g 
Salinidad aproximada 34.5% 
12 
Los componentes de un sistema material se pueden 
separar mediante métodos físicos y mecánicos. 
Arena y limaduras de hierro 
(heterogéneo) 
Agua y sal (homogéneo) 
13 
Métodos 
físicos 
Se realizan cuando existe un intercambio de energía 
entre el sistema y el medio que lo rodea. 
Lixiviación 
Es un método para separar dos sólidos, de los cuales uno de 
ellos es soluble en un líquido. 
Ejemplo: el sistema arena-sal, se puede separar adicionando 
agua. 
Evaporación 
Se emplea para separar un sistema sólido-líquido. 
Ejemplo: tiza y agua 
Sublimación 
Se pueden separar dos sólidos, de los cuales uno volatiliza y 
luego sublima. Ejemplo: arena-yodo 
Métodos físicos y mecánicos 
14 
Métodos mecánicos 
Se realizan sin que ocurra entre el sistema y el ambiente 
que lo rodea un intercambio apreciable de calor (energía). 
Imantación 
Permite separar un sistema formado por arena-hierro. El método 
consiste en colocar el sistema sobre un vidrio o papel y deslizar por 
debajo de él un imán, siempre en el mismo sentido, hasta separar el 
hierro. 
Filtración 
Por este método se separa un sólido insoluble de un líquido. 
Ejemplo arcilla y agua. 
Levigación 
El método se emplea para separar por medio de una corriente de 
agua o aire, dos sólidos. Las partículas más livianas son arrastradas 
por la corriente. Ejemplo: para separar pepitas de oro, de arcilla se 
pasa una corriente de agua que arrastre la arcilla, quedando el oro. 
Tamización 
Sirve para separar dos sólidos de distinto tamaño de granos, 
valiéndose de un tamiz. Ejemplo: separación de arena y canto 
rodado; arena y harina 
Decantación 
Permite separar dos líquidos no miscibles (que no se mezclan), 
aprovechando su distinta densidad. Ejemplo: aceite y agua. También 
para separar un líquido de un sólido insoluble, como el caso de la 
arena y el agua. 
Centrifugación 
Se usa para separar una dispersión fina. Permite acelerar la 
decantación. Ejemplo: polvo de carbón disperso en agua 
15 
Métodos de fraccionamiento 
(homogéneos) 
Cromatografía: separa fluidos: gases o líquidos, se 
fuerza a circular la mezcla por un sólido o un líquido 
que permanece estacionario (fase estacionaria). 
Los distintos componentes de la mezcla circulan a 
velocidades diferentes por la fase estacionaria, y por 
lo tanto tardan mas en salir. Es método físico de 
separación. 
Cristalización: separar mezcla de sólidos solubles en el mismo 
solvente pero con curvas de solubilidad diferentes. La mezcla 
disuelta se calienta para evaporar parte del solvente y concentrar la 
solución. Para el compuesto menos soluble la solución llegará a la 
saturación debido a la eliminación de parte del solvente y precipitará. 
Destilación: caso sal en agua o mezcla de dos líquidos 
16 
Un compuesto es una sustancia constituida por 
átomos de dos o más elementos químicos 
proporciones fijas definidas. 
Los compuestos sólo pueden ser separados en 
las sustancias simples que los forman mediante 
métodos químicos (electrólisis). 
Agua (H2O) 
H2 
 
O2 
17 
Un elemento es una sustancia que no puede ser 
separada en sustancias más simples por medios 
químicos. 
Sustancia pura: son sistemas homogéneos con propiedades 
intensivas constantes que resisten los procedimientos 
mecánicos y físicos y tienen fórmula que la identifica. 
Se han identificado en total 114 elementos 
• Se encuentran naturalmente en la Tierra un 
total de 82 elementos. Por ejemplo: oro, 
aluminio, oxígeno, carbono. 
• 32 elementos han sido creados por 
científicos, por ejemplo: el Americio, el 
Polonio. 
18 
Algunos elementos químicos 
Al Aluminio (loc. Alumen) F Fluor (lat. fluere) 
Ba Bario (barys pesado) Au Oro (lat. Aurum, brillante) 
I Yodo (gr. iodes, violeta) P Fosforo (gr. phophoros) 
C Carbono (lat. Carbón) Fe Hierro (lat. Ferrum) 
Cu Cobre (lat. Cuprum) Ag (Plata lat. Argento) 
Na Sodio (lat. Natrium) Hg Mercurio (lat. Hidrargirium) 
Es Einstenio por Einstein Po Polonio por Polonia 
http://www.chem.ox.ac.uk/vrchemistry/pt/ 
Tabla donde se ve cada elemento: 
19 
Clasificación de la materia 
Materia 
homogéneas 
heterogéneas 
Mezclas 
Sustancias Puras 
Sust. Compuestas 
Sust. simples 
Métodos físicos 
Métodos químicos 
Soluciones 
20 
Sustancias compuestas y simples 
• Compuestas: sufren cambio químico de descomposición. 
 
carbonato de sodio, amoniaco, agua,nitrato de sodio 
• Simples no sufren cambio químico de descomposición. 
 
hierro, oxígeno, ozono, cobre, diamante, grafito 
Ejemplo: 
Clorato de potasio, agua oxigenada, oxígeno (O2), ozono (O3), 
Tienen en común el elemento oxígeno O 
21 
Los tres estados de la materia 
Sólido Líquido 
Gas 
22 
Un cambio físico no altera la estructura o la 
identidad de una sustancia (no varía la masa). 
Un cambio químico altera la estructura o la 
identidad de las sustancias involucradas. 
La fusión del hielo Azúcar disuelta en agua 
El hidrógeno arde en 
el aire para formar 
agua 
¿Cambios físicos o químicos? 
23 
Una propiedad extensiva de una sustancia 
depende de la cantidad total de materia 
considerada. 
Una propiedad intensiva de un material no 
depende de la cantidad total de materia 
considerada. 
• masa 
• longitud 
• volumen 
•calores de reacción 
• densidad 
• temperatura 
• color 
Propiedades extensivas e intensivas 
• peso específico 
• conductividad eléctrica 
•Índice de refracción 
• presión de vapor 
de un líquido. 
•Temperatura de 
ebullición 
24 
Materia es todo lo que ocupa un lugar en el espacio 
y tiene masa. 
masa es una medida de la cantidad de materiaen el 
SI, la unidad de masa es el kilogramo (kg) 
1 kg = 1000 g = 1 x 103 g 
Peso es el resultado de la fuerza que la 
gravedad ejerce sobre la masa de un objeto 
peso = c x masa 
en la tierra, c = 1.0 
en la luna, c ~ 1/6 
Una barra de 1 kg pesará 
1 kg en la tierra 
1/6 kg en la luna 
25 
Sistema Internacional de Unidades (SI) 
Cantidad Base Nombre Símbolo 
Longitud Metro m 
Masa Kilogramo kg 
Tiempo segundo s 
Corriente eléctrica Ampere A 
Temperatura kelvin K 
Cantidad de sustancia mol mol 
Intensidad luminosa candela cd 
26 
Prefijos usados en el SI de unidades 
Prefijo Símbolo Significado Ejemplo 
tera T 1000000000000=1012 1 Terámetro 
giga G 1000000000=109 1 gigámetro 
mega M 1000000=106 1 megámetro 
kilo k 1000=103 1 kilómetro 
deci d 1/10= 10-1 1 decímetro 
centi c 1/100= 10-2 1 centímetro 
mili m 1/1000= 10-3 1 milímetro 
micro 1/1000000= 10-6 1micrómetro 
nano n 1/1000000000= 10-9 1nanómetro 
pico p 1/1000000000000= 10-12 1picómetro 
27 
Volumen (SI) la unidad derivada para el volumen 
es el metro cúbico (m3) 
1 cm3 = (1 x 10-2 m)3 = 1 x 10-6 m3 
1 dm3 = (1 x 10-1 m)3 = 1 x 10-3 m3 
1 L = 1000 mL = 1000 cm3 = 1 dm3 
1 mL = 1 cm3 Volumen 
28 
Densidad: La unidad derivada en el SI para la 
densidad es el kg/m3 
1 g/cm3 = 1 g/mL = 1000 kg/m3 
densidad = 
masa 
volumen d = 
m 
V 
Una pieza metálica de platino con una densidad 
de 21.5 g/cm3 tiene un volumen de 4.49 cm3. 
¿Cuál es su masa? 
d = 
m 
V 
m = d x V = 21.5 g/cm3 x 4.49 cm3 = 96.5 g 
29 
Coloides 
Coloide, suspensión coloidal o dispersión 
coloidal es un sistema compuesto por dos fases: 
una continua y otra dispersa (e/5 y 200 nm) en 
forma de partículas (por lo general sólidas) 
tamaño medio entre macro y micro. 
 
Partículas no apreciables a simple vista, pero 
mucho más grandes que tamaño molecular. 
Son sistemas heterogéneos que no se ven a simple vista 
sino al ultramicrosopio, las partículas pasan los filtros pero 
No las membranas como celofán o pergamino. 
10-9 m 
30 
Tipos 
gas líquido sólido 
gas 
Los gases son 
solubles entre sí 
Aerosol líquido, 
niebla, bruma, spray 
Aerosol sólido, 
Humo, polvo en 
suspensión 
líquido 
Espuma, 
Espuma de afeitar, 
Merengue, crema 
batida 
Emulsión, 
Leche, mayonesa, 
crema de manos, 
sangre 
Sol, 
Pinturas, tinta 
china 
sólido 
Espuma sólida, 
piedra Pómez, 
Aerogeles 
Emulsión sólida 
Gel, 
Ejemplos: queso 
manteca, jalea 
Sol sólido, ciertas 
aleaciones de 
acero .Cristal de 
rubí, perlas 
Medio dispersor 
Fase dispersa 
31 
Presentan movimiento browniano y efecto Tyndall 
 
a) movimiento aleatorio de partículas 
microscópicas que se hallan en 
un medio fluido. 
 
 
b) Cuando un rayo de luz pasa por una mezcla coloidal y éste 
es reflejado por las partículas grandes dispersas en la mezcla, 
se ilumina más el espacio del coloide y se pierde el aspecto de 
rayo luminoso. 
El trayecto que sigue el rayo luminoso en una solución coloidal 
se puede ver debido a que las partículas coloidales son centros 
emisores de luz. 
32 
Preguntas para discusión 
a) ¿Qué es el método científico? 
b) ¿Cuál es la importancia de usar modelos explicativos para un 
fenómeno? 
c) ¿Qué unidades emplea para expresar densidad? 
d) ¿Cómo se puede identificar una sustancia pura? 
e) ¿Cómo se define fase? 
f) ¿Qué significa que un trozo de hierro de 40 g tenga una d =7,8 
g/cm3 ? 
g) ¿Como se puede describir la composición de un sistema en 
forma cuantitativa? 
h) ¿Cuándo se usa un método de fraccionamiento? 
i) ¿Cómo explica que el agua y el tetracloruro de carbono sean 
inmiscibles? 
j) Indique si las siguientes propiedades (constantes físicas) del 
agua son intensivas o extensivas: 
PF 0ºC a 1 atm; PE 100 ºC a 1 atm, 
color, densidad a 1 atm y 4 ºC es 1 g/cm3 
 
33