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QUIMICA
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QUIMICA
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La Química es la ciencia que estudia la estructura, la composición y las propiedades de la materia, así como las transformaciones que ésta experimenta durante las reacciones químicas.Es una de las ciencias básicas porque numerosos campos de conocimiento, como por ejemplo la biología, la medicina, la geología o la astronomía, se apoyan en ella para desarrollar sus contenidos.A continuación veremos la importancia de la química y por qué estudiarla.
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Clasificación de las ramas de la Química
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Química orgánicaEstudia los compuestos que contienen átomos con enlaces carbono hidrógeno, como los hidrocarburos, los polímeros o las proteínas. Abarca todos los elementos naturales y los tejidos orgánicos. Nos proporciona soluciones para mejorar nuestra calidad de vida en ámbitos como la higiene o la salud.
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Química Inorgánica Estudia la formación, composición, estructura y reacciones químicas de los elementos y compuestos inorgánicos, es decir, aquellos que no contienen enlaces de carbono/hidrógeno, como son los metales, los minerales o los materiales cerámicos. Por ejemplo, la fibra óptica, el hormigón o los chips electrónicos son aplicaciones de la química inorgánica.
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Bioquímica: Estudia las sustancias presentes en los organismos vivos, como plantas, animales, microorganismos o seres humanos.Química-física: Estudia la materia y sus transformaciones mediante la aplicación de conocimientos físicos como el movimiento, el tiempo, la energía, las fuerzas, etc.
Química analítica: Tiene como finalidad el estudio de la composición química de un material o muestra, mediante diferentes métodos de laboratorio.Ingeniería química: Se encarga del desarrollo de procesos industriales para llevar a cabo las transformaciones químicas y físicas de la materia.
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Astroquímica: Estudia la composición de los elementos materiales que se encuentran en el universo, como estrellas, planetas o cometas.Electroquímica: Analiza la relación existente entre las reacciones químicas y la electricidad.
Química farmacéutica: Estudio de moléculas y su síntesis para desarrollar medicamentos con el objetivo de combatir o paliar enfermedades.Química medioambiental: Estudia los procesos químicos que tienen lugar en el medio ambiente así como el impacto de las actividades humanas sobre nuestro entorno.
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La materia es cualquier cosa que ocupa un lugar en el espacio y que tiene masa. La materia incluye lo que podemos ver y tocar (el agua, la tierra y los árboles) y lo que no podemos ver ni tocar (el aire).
Materia
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Materia
Observamos que la materia ocupa una cierta porción de espacio que llamamos volumen.Todos los objetos tienen tres dimensiones: largo, ancho y alto, y ocupan un lugar en el espacio (volumen).La masa, propiedad esencial de la materia, se mide con la balanza.
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La materia la podemos encontrar en la naturaleza en forma de sustancias puras y de mezclas.Las sustancias puras son aquéllas cuya naturaleza y composición no varían sea cual sea su estado. Se dividen en dos grandes grupos: Elementos y Compuestos.
Sustancias Puras
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Elementos: Son sustancias puras que no pueden descomponerse en otras sustancias puras más sencillas. Ejemplo: Todos los elementos de la tabla periódica: Oxígeno, hierro, carbono, sodio, cloro, cobre, etc.
Se representan mediante su símbolo químico y se conocen 115 en la actualidad.
Elemento
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Compuestos: Son sustancias puras que están constituidas por 2 ó más elementos combinados en proporciones fijas.Los compuestos se pueden descomponer mediante procedimientos químicos en los elementos que los constituyen. Ejemplo: Agua (H2O), está constituida por los elementos hidrógeno (H) y oxígeno (O) y se puede descomponer en ellos mediante la acción de una corriente eléctrica (electrólisis). 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.
Compuesto
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Las mezclas se encuentran formadas por 2 ó más sustancias puras. Su composición es variable. Se distinguen dos grandes grupos: Mezclas homogéneas: Son mezclas en las que no se pueden distinguir sus componentes a simple vista. Son también llamadas Disoluciones. Ejemplo: Sal en agua, el aire, chocolate con leche, etcMezclas heterogéneas: Son mezclas en las que se pueden distinguir a los componentes a simple vista. Ejemplo: Agua con aceite, mármol, arena en agua, etc.
Mezcla
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Separación de Mezclas homogeneas
Existen varios métodos para separar los componentes de una mezcla homogénea o disolución. Entre los más utilizados están la cristalización y la destilación simple.Cristalización: Esta técnica consiste en hacer que cristalice un soluto sólido con objeto de separarlo del disolvente en el que está disuelto. Para ello es conveniente evaporar parte del disolvente o dejar que el proceso ocurra a temperatura ambiente. Si el enfriamiento es rápido se obtienen cristales pequeños y si es lento se formarán cristales de mayor tamaño.
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Destilación simple: Esta técnica se emplea para separar líquidos de una disolución en función de sus diferentes puntos de ebullición. Es el caso, por ejemplo, de una disolución de dos componentes, uno de los cuáles es volátil (es decir, pasa fácilmente al estado gaseoso). Cuando se hace hervir la disolución contenida en el matraz, el disolvente volátil, que tiene un punto de ebullición menor, se evapora y deja un residuo de soluto no volátil. Para recoger el disolvente así evaporado se hace pasar por un condensador por el que circula agua fría. Ahí se condensa el vapor, que cae en un vaso.Ejemplo: Esta técnica se emplea para separar mezclas de agua y alcohol. El alcohol es más volátil que el agua y es la primera sustancia en hervir, enfriándose y separándose así del agua
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Separación de Mezclas Heterogéneas
Los procedimientos físicos más empleados para separar los componentes de una mezcla heterogénea son: Filtración, Decantación y Separación Magnética. Filtración: Este procedimiento se emplea para separar un líquido de un sólido insoluble. Ejemplo: Separación de agua con arena. A través de materiales porosos como el papel filtro.
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Decantación: Esta técnica se emplea para separar 2 líquidos no miscibles entre sí. La decantación se basa en la diferencia de densidad entre los dos componentes, que hace que dejados en reposo, ambos se separen hasta situarse el más denso en la parte inferior del envase que los contiene. De esta forma, podemos vaciar el contenido por arriba (si queremos tomar el componente menos denso) o por abajo (si queremos tomar el más denso).Ejemplo: Agua y aceite.Separación magnética: Esta técnica sirve para separar sustancias magnéticas de otras que no lo son. Al aproximar a la mezcla el imán, éste atrae a las limaduras de hierro, que se separan así del resto de la mezcla
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Propiedades físicas de la materia
Pueden observarse sin que haya cambio alguno en la composición de la materia, son intrínsecas y entre las que podemos citar tenemos: el punto de ebullición, el color, la dureza, la densidad, el punto de fusión, la conductividad térmica, el peso específico y la conductividad eléctrica. Algunas de éstas dependen de condiciones, como la temperatura y la presión en las que se miden.
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Propiedades químicas de la materia
Son aquellas características que se aprecian cuando la materia cambia de composición y estructura de manera irreversible, bien sea por sí misma o por la acción de otras sustancias, para formar otros materiales. Las propiedades químicas son intrínsecas a la materia.
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Estados físicos de la materia
Como sabemos, existen tres estados o formas de agregación de la materia: el estado sólido, el líquido y el gaseoso Estas tres formas se conocen como estados de la materia o simplemente estados físicos que una sustancia puede presentar. Las sustancias pueden pasar de un estado a otro sin cambiar sus propiedades específicas o intrínsecas. Por ejemplo el hielo (agua sólida) se calienta y se funde (agua líquida) y cuando hierve se vuelve vapor (agua gaseosa). Aunque el agua cambie su estado físico, su composición es constante y no cambia sus propiedades intrínsecas de manera irreversible.
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El plasma o cuarto estado de la materia, en él las partículas son sometidas a temperaturas que van desde los 50,000 hasta los 100,000,000 kelvin provocando que las partículas se separen pero que además se ionicen, lo que origina la formación de un gas ionizado.El quinto estado o condensado Bose-Einstein es el extremo opuesto del cuarto estado, se da a bajas temperaturas, muy cercanas al 0 K y en él las partículas (átomos) están tan cercanas que todas las partículas ocupan el mismo espacio al mismo tiempo, ¡como si fueran un átomo único! Parecería increíble, sin embargo se logró observar por primera vez en 1995.
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Disoluciones
Una disolución es una mezcla homogénea formada por 2 ó más sustancias puras en proporción variable. Las disoluciones pueden ser binarias (2 componentes), ternarias (3 componentes), etc. Ejemplo: Una mezcla de agua con sal es una disolución.El componente de la disolución que se encuentra en mayor cantidad se llama disolvente y el o los que aparecen en menor cantidad se llaman solutos. Ejemplo: En una disolución de sal en agua, la sal es el soluto y el agua es el disolvente.
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La cantidad de soluto que se puede disolver en una cantidad determinada de un disolvente es limitada. El azúcar, por ejemplo, es soluble en agua, pero si en un vaso de agua añadimos cada vez más y más azúcar, llegará un momento en el que ésta ya no se disuelva más y se deposite en el fondo. Además, se disuelve más cantidad de azúcar en agua caliente que en agua fría.La cantidad máxima (en gramos) de cualquier soluto que se puede disolver en 100g de un disolvente a una temperatura dada se denomina solubilidad de ese soluto a esa temperatura.
Solubilidad
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Solución Saturada
Caption: : Es aquella que ha disuelto la máxima cantidad de soluto que puede disolverse a una temperatura determinada.
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Solución Insaturada
Caption: : Es aquella que está en capacidad de disolver más soluto a una temperatura determinada.
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