01 Introducción A La Química
5 recomendaciones12,926 vistas
El documento presenta una introducción a la química, definiendo la materia, sus propiedades, transformaciones y los diferentes tipos de reacciones químicas, como la combustión. Se analiza la naturaleza de los combustibles, así como su clasificación y propiedades, y se mencionan datos sobre la producción de petróleo y gas natural a nivel mundial y en México. Además, se discuten conceptos de energía, cambios físicos y químicos, así como la historia y ramas de la química.
![Clasificación de los combustibles
x
Combustibles especiales . m
Líquidos:
om
Este tipo de combustibles generalmente se utilizan para impulsar cohetes o en usos militares.
•
•
H2 liquido + O2 liquido
Kerosene + O2 liquido
. c
• Dimetilhidracina [ NH2-N(CH3)2] + N2O4
t e
Sólidos:
• Perclorato amónico ( NH4ClO4)
Pólvora (NaNO3 o KNO3 ,+ S + C )
g u
.
•
• Se denomina combustible fósil al que proviene de restos orgánicos vegetales y animales y se
w
extrae de la naturaleza. Ellos son el carbón, el petróleo y el gas natural.
•
w
El petróleo es un combustible pero generalmente no se lo utiliza como tal directamente, sino que se lo
caracteriza como una excelente materia prima para obtener, mediante su refinación y tratamiento, otras
w
sustancias de mayor importancia industrial como los gases licuados de petróleo (GLP), naftas, gas-oil, fuel-
oil, y otros productos.](https://image.slidesharecdn.com/01introduccinalaqumica-090618224607-phpapp02/85/01-Introduccion-A-La-Quimica-21-320.jpg)
01 Introducción A La Química
- 1. x . m m Introducción a la o Química e .c t en Ciencias u Matus Ortega Autor: Maestro Bioquímicasg . Genaro w w Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega w genaromatus@excite.com, genaro_matus@hotmail.com
- 2. x . m om .c t e La química está en nuestro mundo g u . w w w
- 3. ¿Qué es la Química? x La Química es la Ciencia . m que se encarga del estudio de la Materia, sus om propiedades y transformaciones...” . c t e g u • Tiene como objetivo el estudio de la MATERIA, su naturaleza, estructura, . arreglo, función, composición y características de reaccionabilidad w físico-químicas de cada partícula. Así como los cambios que puedan ocurrir en la materia. w w
- 4. Estudiar Química implica… x • Entender la estructura . m “última” de la materia, om • Comprender sus partes, .c t e • Integrarlas como un g todo, para explicar lau . realidad material con w formulaciones (Teorías), w cimentadas en el Marco w Teórico Conceptual.
- 5. ¿Qué es la materia? x . m om .c t e g u . w w w
- 6. ¿Qué es la Materia? x . m ☞ “todo cuerpo que ocupa un lugar en el espacio, posee masa, densidad y volumen propio*; requiere energía para un cambio o transformación. Puede interactuar om con un campo electromagnético siempre que posea cargas parciales (+ y -); y . c también generar fuerzas gravitacionales al interactuar con otras entidades materiales.” t e g u . w w w
- 7. ¿Qué es la Materia? x • Física Clásica: “cualquier partícula susceptible de ser acelerada por . m efecto de una y que opone resistencia al movimiento (fuerza F = om m a). . • Física Relativista: “todo aquello que c posee cuatro manifestaciones o t propiedades fundamentales: Masa, e Energía, Espacio y Tiempo”. g u . • Física Moderna: “partículas de spin semi-entero que satisfacen el w principio de exclusión de Pauli (no puede haber dos fermiones en el ¡Calma! Para ingresar a la Universidad w mismo estado o número cuántico)”. es necesario revisar lo elemental y avanzar con seguridad y confianza. w Hay tiempo suficiente para revisar el temario por completo.
- 8. Propiedades de la materia x . m om Extensivas o Generales Físicas . c Intensivas, Propiedades de la t eespecíficas o coligativas materia g u Cuantitativas Químicas . w Cualitativas u organolépticas w w
- 9. Propiedades Físicas de la materia x . m Extensivas (Generales) m Son aditivas y las presenta toda sustancia, dependen de la cantidad de masa. o Propiedades Físicas . c Peso, inercia, longitud, volumen, divisibilidad. de la materia t e Son cualitativas y sirven para distinguir Intensivas g u (Específicas o o diferenciar una sustancia de otra. No dependen de la cantidad de masa. . Coligativas) w Color, dureza, densidad, solubilidad, temperatura, índice de refracción, w puntos de fusión y ebullición, acidez... w
- 10. Propiedades Químicas de la Materia x . m Se manifiestan durante una reacción química. Algunas de ellas son: • om Combustibilidad (capacidad para reaccionar químicamente). Poder oxidante (capacidad para ganar electrones) • • Poder reductor . c • t e Acidez (capacidad de generar hidrogeniones en soluciones acuosas, donar protones, o aceptar electrones) • Basicidad g u Electronegatividad (capacidad de atraer electrones hacia sí) • • . Energía de ionización (energía que se debe aplicar para generar iones), Electropositividadw • • w Afinidad Electrónica w
- 11. x . m om . c t e adelante g u Brevísimo paréntesis--- este tema se revisará con profundidad más REACCIONES DE COMBUSTIÓN . w w w
- 12. Reacciones de combustión x • . m Grosso modo una reacción química implica ruptura o formación de enlaces químicos en los que uno o más reactivos se transforman en producto(s). Pueden ser reversibles o R P o m irreversibles según la posibilidad de que los productos puedan generar reactivos. o R→P • . c La combustión es el conjunto de procesos físico-químicos por los cuales se libera e controladamente parte de la energía interna del combustible. Una parte de esa energía se va a manifestar en forma de calor. u t Una reacción de combustión comprende al menos 2 componentes: • . g Combustible: Toda sustancia capaz de arder Comburente: Sustancia que aporta el oxígeno para que el combustible sufra oxidación w • w Combustible + Comburente → Gases de Combustión + Calor • w Normalmente se habla también de una fuente de ignición como iniciador de la reacción.
- 13. Reacciones de combustión x • Los componentes de un combustible se pueden clasificar en: . m • • Componentes combustibles (generadores de energía). resultan perjudiciales . om Componentes inertes. Estos hay que eliminarlos y por lo tanto . c Fases de la reacción de combustión: t e 1. Fase de pre-rreacción (formación de radicales). Los compuestos g u hidrocarbonados se descomponen dando lugar a la formación de radicales (compuestos intermedios inestables (muy reactivos) -pues poseen al . menos un electrón desapareado), para que el carbono y el hidrógeno puedan reaccionar con el oxígeno. w 2. Fase de Oxidación: En esta fase se produce la combinación entre los elementos y el oxígeno. Es una fase muy exotérmica y es cuando tiene w lugar la propagación de la llama. 3. Fase de Terminación: Aquí se forman los compuestos estables. El w conjunto de estos compuestos es lo que llamamos gases de combustión.
- 14. Clasificación de los combustibles x Naturales o primarios . m Sólidos: om • • Carbón, madera, biomasa Algunos metales (costo muy elevado) . c • t e Uranio (elemento radiactivo que genera la fisión en un reactor nuclear) Petróleo y sus derivados g u Líquidos: . • • Gases • • Gas natural w Gas licuado de petróleo (GLP) w w
- 15. Clasificación de los combustibles x Artificiales o secundarios . m • Coque (destilado de carbón de hulla) Sólidos: om • • Carbón vegetal (destilado de la madera a 250ºC) Aglomerado de hulla . c • t e Biomasa residual (basura y residuos urbanos, estiércol, etc.) g Alcoholes (destilados de la biomasa) u Líquidos: . • • Aceites de nafta y benzol (destilados de petróleo) • • Gaseosos Destilados de madera w • w Destilados de la hulla • w Destilados de naftas de petróleo
- 16. x . m om .c t e g u . w w w
- 17. Producción de petróleo en el mundo x . m om .c t e g u . w w w
- 18. Producción de gas natural en el mundo x . m om .c t e g u . w w w
- 19. Producción de energéticos en el mundo x . m Petróleo Carbón om Gas Natural Líder mundial Arabia Saudita 11.9 % c China 26.2 % . Rusia 25.2 % Rusia 9.2 % t e E. U. A. 20. 7 % E.U. A. 22.7 % E. U. A. 8.9 % Irán 5.3 % g u India 7.4 % Rusia 5.2 % Canadá 7.3 % Inglaterra 3.8 % . China 4.8 % Sudáfrica 3.5 % w w w
- 20. Producción de energéticos en México x . m Petróleo y Gas natural Carbón om Estado líder productor Campeche 48.8 % Nuevo León 78.9 % .c Tabasco 24.7 % Coahuila 13.2 % t e Chiapas 8.7 % Tamaulipas 7.5 % u Sonora 7.9 % g Nuevo León 6.1 % . Veracruz 3.9 % w Puebla 0.1 % w w
- 21. Clasificación de los combustibles x Combustibles especiales . m Líquidos: om Este tipo de combustibles generalmente se utilizan para impulsar cohetes o en usos militares. • • H2 liquido + O2 liquido Kerosene + O2 liquido . c • Dimetilhidracina [ NH2-N(CH3)2] + N2O4 t e Sólidos: • Perclorato amónico ( NH4ClO4) Pólvora (NaNO3 o KNO3 ,+ S + C ) g u . • • Se denomina combustible fósil al que proviene de restos orgánicos vegetales y animales y se w extrae de la naturaleza. Ellos son el carbón, el petróleo y el gas natural. • w El petróleo es un combustible pero generalmente no se lo utiliza como tal directamente, sino que se lo caracteriza como una excelente materia prima para obtener, mediante su refinación y tratamiento, otras w sustancias de mayor importancia industrial como los gases licuados de petróleo (GLP), naftas, gas-oil, fuel- oil, y otros productos.
- 22. Propiedades de los combustibles x • Poder Calorífico: Cantidad de energía desprendida en la reacción de combustión, referida . m a la unidad empleada de combustible (Kg, Kmol, m3). Se puede dividir en: om c – Poder calorífico Superior (PCS): Expresa la cantidad de . calor que se desprende en la reacción completa de la unidad de combustible con el agua de los humos en forma líquida a 0 ºC y 1 atm. – Poder calorífico Inferior (PCI): Expresa la cantidad de calor que se desprende en la reacción completa de la t e estado de vapor. g u unidad de combustible con el agua de los humos en • Limite de inflamabilidad: Propiedad característica de los combustibles gaseosos. . Establece la proporción de gas y aire necesaria para que se produzca la w w combustión, indicando un límite superior y uno inferior. • superior: 9,5 % w Ejemplo: PROPANO Límite inferior: 2,4 % Limite
- 23. Propiedades de los combustibles x • Punto de inflamación: Temperatura mínima necesaria para que una . m reacción de combustión se produzca. om • Viscosidad: resistencia de un fluido al movimiento (mD/k). .c • Densidad: Este parámetro para saber si el gas combustible se acumula en el t e techo o en el suelo, en caso de una fuga en un local cerrado. g u . w w w
- 24. Poder calorífico de los combustibles x Combustible MJ/kg kcal/kg . m Gas natural Acetileno 53,6 48,55 12 800 11 600 om Propano Gasolina 46,0 . 11 000 c Butano Gasoil 42,7 t e 10 200 Fueloil Antracita 40,2 34,7 g u 9 600 8 300 Coque Gas de alumbrado 32,6 29,3 . 7 800 7 000 Alcohol de 95º Lignito 28,2 20,0 w 6 740 4 800 Turba w 19,7 4 700 Hulla w 16,7 4 000
- 25. MAPA CONCEPTUAL DE COMBUSTIBLES x . m Combustión om Reacción química . c exotérmica que genera CO2, luz. Componentes t e Propiedades Combustible g u Comburente Poder calorífico Punto de . inflamación Combustible w Inerte Viscosidad Densidad w w
- 26. Mapa conceptual general x . m om .c t e g u . w w w
- 27. Cambios Físicos vs Químicos x . m • Físicos: Cambia la forma externa de la materia. om .c • Químicos: Cambia la estructura interna de la t e materia (ocurre una g u reacción), se forman o rompen enlaces químicos. . w • Reacción = re-arreglo o re- w acomodo de los átomos y moléculas w
- 28. ¿Qué tipo de cambio ocurre? x . m om .c t e g u . w w w
- 29. ¿Qué es la energía? x . m om .c t e g u . w w w
- 30. ¿Qué es la Energía? x • “la capacidad que tiene un cuerpom generar . de movimiento”. m o energía: (principio de actividad interna de la masa). .c • Grosso modo hay dos tipos de e u t g • Potencial: Ep = m g Δh . w mv w • Cinética: Ec = 1/2 2 w
- 31. Concepto de Potencial y cinético x . m om .c t e g u . w w w
- 32. ¿Beakman estaba mal? x . m om .c t e g u Potencial Potencial . w Cinético w w
- 33. Manifestaciones de la energía x • Potencial: agua de una presa, . m resorte comprimido, batería o alimentos. om . c • Cinética: cualquier cuerpo en movimiento. t e g u . w Algunas manifestaciones energéticas comunes son las Energías: Química, w Mecánica, Hidráulica, Lumínica, Eólica, Eléctrica, Térmica, Atómica. w
- 34. Entender la energía puede ser divertido x . m om .c t e g u . w El Six Flags Great Adventure de Jackson, Nueva w Jersey. E. U. tiene la montaña rusa más alta del mundo, se llama Kingda Ka, alcanza los 208 km/h y mide 132 metros de altitud. w
- 35. Padres de la química x . m om Robert Boyle (1627-1691) Francis Bacon (1561-1626). . c Lavoisier (1743-1794) Berzelius 1779-1848 t e g u . Rescata y revaloriza la w La Química como Ciencia Experimental regida por Introducción de la Balanza Nomenclatura palabra Chemistry w observación y el método inductivo Ley de la conservación Masas moleculares w (particular a general) y deductivo (general a particular) de la masa
- 36. Ramas de la Química x • General: trata los principios teóricos fundamentales relativos a la . m composición y comportamiento de la materia y la energía. om • Descriptiva: (orgánica e inorgánica) estudio de las características y . c propiedades de las sustancias, su composición, forma en que reaccionan y los métodos de obtención de t e productos. g u • para la determinación de los . Analítica: al análisis de las sustancias w componentes (Q. A. Cualitativa) y la proporción en que se encuentran (que w es más bien el estudio de la Q. A. Cuantitativa). w
- 37. Interacciones y especializaciones x • Interacciones con otras ciencias: . m La Fisicoquímica, om Geoquímica, Cristaloquímica y .c Bioquímica. t e • Especializaciones: g u La Química Nuclear, Química Cuántica, . Radioquímica, Termoquímica, w w Petroquímica, etc. w