QUIMICA/UNFV/TRABAJO DE BLOG
INTRODUCCIÓN:
A continuación podremos observar el desarrollo de diversos temas que se han planteado en el sílabo del curso de química de los estudiantes de primer ciclo de la carrera de Ingeniería Civil de la Universidad Nacional Federico Villarreal. Es de nuestro agrado que puedan nutrirse de diversa información planteada en nuestro blogger, agradecemos de antemano su lectura.
GRUPO 1 :
- CHAVEZ RAMOS SEBASTIAN ENRIQUE
- CCENCHO ARREDONDO RONY KENYI
- ADRIANO BARCO PERCY
- ATAHUA ESPINOZA JAVIER LUCIANO
- CHOQUE GÓMEZ BRAYAN JOSUÉ.
UNIDAD I: Conceptos básicos de la química , estequiometria y cálculos estequiométricos.
Semana 1: Química , materia sistema de materiales de construcción.
Conceptos básicos
• El estudio de la química: La química se encarga del estudio de las propiedades de la materia y los cambios que en ella se producen. Los elementos y los compuestos son sustancias que forman parte de las transformaciones químicas.
• Propiedades físicas y químicas: Para caracterizar una sustancia necesitamos conocer sus propiedades físicas, que pueden ser observadas sin cambios en su identidad y las propiedades químicas, que sólo pueden ser demostradas mediante cambios químicos.
• Mediciones y unidades: La química es una ciencia cuantitativa y requiere el uso de mediciones. Las cantidades medidas (por ejemplo, masa, volumen, densidad) llevan asociadas unidades. las unidades usadas en química están basadas en el sistema internacional (SI)
• Manejo de los números: La notación científica se usa para expresar números grandes y pequeños, y en cada número de una medición se deben indicar números exactos, llamados cifras significativas.
• Haciendo cálculos químicos: Un método simple y efectivo para realizar cálculos químicos es el análisis dimensional. En este procedimiento una ecuación se usa de tal manera que todas las unidades se cancelen excepto la necesaria para hallar la respuesta
¿Cómo sirve la química en la ingeniería civil?
CEMENTO: Las materias primas empleadas para la producción de Clinker deben contener Calcio (Ca), Sílice (Si), Aluminio (Al) y Hierro (Fe). Estos se encuentran en forma de óxidos en las materias primas y estos óxidos son los siguientes: óxido de calcio o cal (Cao), dióxido de sílice o silicato (SiO2), óxido de aluminio o aluminato (Al2O3) y óxido de hierro (Fe2O3).
Cuando se habla de la química del cemento se emplea una abreviatura basada en los óxidos ya mencionados que son transformados en productos más complejos en el proceso de clinkerización, los principales compuestos del cemento y su abreviatura se encuentran en la Tabla 1.
CAMBIOS FÍSICOS Y QUÍMICOS Los cambios físicos de la materia son cambios que alteran su forma sin modificar su composición. Durante un cambio físico, la sustancia no varía, es decir, no implica una reacción química. Se trata de cambios de estado de agregación de la materia (sólido, líquido, gaseoso) y otras propiedades físicas como el color, la densidad o el magnetismo. Los cambios físicos suelen ser reversibles ya que alteran la forma o el estado de la materia, pero no su composición.
Como su nombre lo indica, los cambios físicos implican alteraciones en algunas de las propiedades físicas de la materia, como pueden ser su estado de agregación, su dureza, su forma, tamaño, color, volumen o densidad.
Solo en raras ocasiones este tipo de cambios implica un reordenamiento sustancial de los átomos (como ocurre en la formación de cristales).
El hombre utiliza métodos físicos (basados en cambios físicos de la materia) cotidianamente en la industria, en la medicina y en muchas otras aplicaciones. Ejemplos de estos son los métodos físicos de separación de mezclas (como la destilación, la decantación, la filtración y la sedimentación) así como la aplicación de altas presiones para licuar un gas o la aplicación de altas temperaturas para transformar un líquido en vapor.
Los cambios químicos son aquellos que alteran la distribución y los enlaces de los átomos de la materia y logran que se combinen de manera distinta para obtener sustancias diferentes a las iniciales.
Cuando ocurre un cambio químico, siempre se obtiene la misma cantidad de materia que se tenía en un inicio, aunque sea en diferentes proporciones y combinaciones, pues la materia no puede crearse ni destruirse, solo transformarse. A diferencia de los cambios físicos, los procesos químicos suelen ser irreversibles y consumir o liberar energía, ya que en el proceso una o varias sustancias químicas se convierten en otras, recombinando sus átomos de una manera siempre específica.
No es posible separar los componentes de un compuesto químico mediante métodos físicos de separación, por lo que es necesario emplear métodos que involucren cambios químicos. Por ejemplo, si hervimos agua, el vapor resultante seguirá constituido por moléculas de agua, solo que ahora en estado gaseoso, en este caso, ha ocurrido un cambio físico. Por otra parte, si hacemos reaccionar agua con trióxido de azufre (SO3), obtendremos ácido sulfúrico (H2SO4), un compuesto totalmente diferente (en este caso, ha ocurrido un cambio químico).
ESTADOS DE LA MATERIA
CLASIFICACIÓN DE LA MATERIA SUSTANCIALPROPIEDADES DE LA MATERIA Son cualidades que caracterizan a cada sustancia y permiten su diferenciación e
identificación con relación a otras sustancias.
2.1. PROPIEDADES FÍSICAS
Son aquellas propiedades que se manifiestan sin alterar la estructura o composición de la sustancia. Pueden ser extensivas e intensivas.
2.1.1. Propiedades extensivas
Cuando la magnitud de dicha propiedad depende de la cantidad de sustancia
presente (son aditivas).
Ejemplos:
Masa, peso, inercia, longitud, superficie, volumen, etc.
2.1.2. Propiedades intensivas
Cuando la magnitud de dicha propiedad es independiente de la cantidad de
sustancia presente (es constante).
Ejemplos:
Densidad, temperatura de fusión y ebullición, olor, color, sabor, maleabilidad,
ductilidad, conductividad eléctrica y del calor, etc.
2.2. PROPIEDADES QUÍMICAS
Son cualidades que se manifiestan al alterarse la estructura o composición de
una sustancia por acción de otra(s) sustancias o de un agente energético.
Las propiedades químicas están referidas, fundamentalmente, a la reactividad
química de las sustancias.
Las propiedades químicas son intensivas.
Ejemplos:
Reactividad química, oxidación, reducción, corrosión, combustibilidad,
acidez, basicidad, etc.
3. CAMBIOS O FENÓMENOS QUE EXPERIMENTA LA MATERIA
3.1. CAMBIOS O FENÓMENOS FÍSICOS
Son aquellos sucesos en los que no se modifica la composición química de la
materia y pueden ser reversibles.
Ejemplos:
• Congelar agua en un refrigerador.
• Calentamiento de un clavo de hierro hasta que se dilate.
• Preparación de agua salada mezclando NaCl y H₂O.
3.2. CAMBIOS O FENÓMENOS QUÍMICOS
Son aquellos sucesos en los que se modifica la composición química de la materia
formándose nuevas sustancias y pueden ser irreversibles.
Ejemplos:
• La oxidación de un clavo de hierro , El crecimiento de las planta.
Semana 2: Formulación y Nomenclatura Química.
Clinker, producto principal del cemento:
Durante el proceso de fabricación de los cementos, el Clinker no puede faltar, por lo que en el proceso productivo siempre se toma en cuenta su calcinación y clinkerización para poder elaborar el cemento portland, ese que es tan común y por supuesto el más importante componente que posee el hormigón. El Clinker está compuesto por diversos elementos como el aluminato tricálcico, silicato DIcálcico y tricálcico y ferrito aluminato tetracálcico, y aunque para conseguir el cemento como tal, se necesita utilizar otros componentes, los componentes del Clinker son los que hacen posible que el cemento reaccione con el agua y le da resistencia, esa que tanto se exige y que desea en las obras que se realizan. Cuando el cemento es fabricado de la manera correcta con este producto, es como se asegura que con utilizarlo la obra será una estructura muy fuerte, por lo que ofrece un resultado final satisfactorio y lo que se espera. Es un aglomerante hidráulico que toma una consistencia homogénea muy rápido al mezclarse con el agua, proporcionando una mezcla súper manejable. Y si quieres comprar el mejor cemento hecho con este producto, debes comprar Cementos INKA porque su proceso productivo se ha caracterizado por años como el mejor, y la calidad que poseen en intachable. Y lo mejor es que puede ser utilizado en variados tipos de construcciones y la resistencia que ofrece es la máxima.
A su vez, el yeso es un material ampliamente utilizado en la industria de la construcción debido a sus propiedades y funciones diversas; sin embargo, su uso varía dependiendo del tipo. En el mercado actual, encontramos diversos tipos de yesos que cuentan con especificaciones y aplicaciones distintas, de los cuales hablaremos más adelante.
Temperatura ordinaria: piedra de yeso, o sulfato de calcio bihidrato: CaSO4· 2H2O.107 °C: formación de sulfato de calcio hemihidrato: CaSO4·½H2
TIPOS DE CEMENTO
Semana 3: Estequiometria , ecuaciones química , balance y tipo de reacciones químicasDEFINICIÓN DE ESTEQUIOMETRÍA
Rama de la Química que estudia las relaciones cuantitativas(masas, moles o volúmenes) entre los reactantes y los productos en una reacción química.
LA CALIZA
La caliza es una roca sedimentaria, compuesta fundamentalmente del mineral calcita (CaCO3) y se forma por medios inorgánicos o como resultando de procesos bioquímicos.
Proceso hídrico. El carbonato de calcio se disuelve en aguas que contienen dióxido de carbono gaseoso disuelto, y se forma el bicarbonato de calcio. Pero en zonas donde el dióxido de carbono disuelto se expulsa directamente a la atmósfera, ocurre que aumenta la concentración de carbonato de calcio. Esto sucede cuando aguas cargadas de CO2 llegan a la superficie del litoral, o cuando en los continentes aguas subterráneas alcanzan la superficie, dando origen a las regiones calcáreas con piedras calizas, también llamadas Carso.
Proceso biológico. Gran parte de los organismos construyen su esqueleto mineral con el carbonato de calcio y al morir, sus restos minerales se conforman en sedimentos que dan origen a las piedras calizas. Esto en regiones de las mareas tropicales donde el carbonato de calcio es un compuesto abundante en las aguas superficiales. Buena parte del conocimiento que los paleontólogos tienen hoy de los invertebrados y la evolución de la vida, proviene de los fósiles encontrados en estas rocas.
El compuesto principal de la caliza es el carbonato cálcico, pero la roca sedimentaria puede también estar formada por terrígenos (granos ajenos a la cuenca sedimentaria), aloquímicos (fragmentos de otras rocas carbonatadas o restos carbonatados de fósiles) y ortoquímicos (cemento carbonatado que se divide en micras y cristales).
NÚMERO DE AVOGADRO
Mediante diversos experimentos científicos se ha determinado que el número de átomos que hay en 12g de 12C es 6,0221367x1023
El número de Avogadro es tan grande que es difícil imaginarlo. Si esparciéramos 6,022x1023 canicas sobre toda la superficie terrestre, formaríamos una capa de casi 5 km de espesor.
CONCEPTO DE MASA ATÓMICA
La masa atómica es la masa de un átomo en reposo, la unidad SI en la que se suele expresar es la unidad de masa atómica unificada. La masa atómica puede ser considerada como la masa total de los protones y neutrones en un átomo único en estado de reposo.
ESTEQUIOMETRÍA
Estudio cuantitativo de reactivos y productos en una reacción química. Reacción química: proceso en el cual una o varias sustancias puras (REACTIVOS) se transforman para formar una o más sustancias nuevas (PRODUCTOS). Se representan mediante ecuaciones químicas.
Una reacción química consiste en la “ruptura de enlaces químicos” entre los átomos de los reactivos y la “formación de nuevos enlaces” que originan nuevas sustancias químicas, con liberación o absorción de energía.
En toda reacción química la masa se conserva, es decir, permanece constante
Semana 4 : Cálculos estequiométricos :Rendimiento de reacciones
REACCCIONES QUIMICAS
Son transformaciones donde una o más sustancias iniciales llamadas reactantes experimentan choques efectivos entre sí, ocurriendo ruptura de enlaces químicos y la formación de nuevos enlaces químicos, generando de esta manera la formación de nuevas sustancias, denominadas productos, con propiedades distintas a las de los reactantes.
Ecuación química
Es la representación simbólica de una reacción química, donde para las sustancias reactantes y productos se indican con sus respectivos símbolos o fórmulas, así como también el estado físico y alguna condición experimental de la reacción química.
3. CLASIFICACIÓN DE LAS REACCIONES QUÍMICAS
3.1. POR LA FORMA COMO SE ORIGINAN LOS PRODUCTOS
3.1.1. Reacciones de síntesis, adición o combinación Son aquellas donde, a partir de dos o más sustancias reactantes, se obtiene un solo producto
3.1.3. Reacciones de sustitución o desplazamiento simple Son aquellas donde un elemento de mayor reactividad desplaza a otro de menor reactividad de su compuesto.
3.1.4. Reacciones de sustitución o desplazamiento doble o metátesis Son aquellas donde se produce un intercambio atómico entre dos compuestos químicos según la afinidad química que poseen.
3.2. REACCIONES QUÍMICAS TÉRMICAS
3.2.1. Reacciones exotérmicas: Son aquellas que producen desprendimiento o liberación de energía (∆H < 0). ∆H = variación de entalpía o calor de reacción
3.3. REACCIONES DE COMBUSTIÓN: Son aquellas que se producen por la interacción de un combustible (compuesto orgánico) con un comburente (oxígeno). Son reacciones exotérmicas, liberan energía en forma de luz y calor.
3.3.1. Combustión completa Se produce cuando hay exceso de oxígeno.
3.4. REACCIONES REDOX Son aquellas en las que se produce transferencia de electrones (ganancia y pérdida de electrones), la cual provoca cambio del estado de oxidación de algunos elementos que participan en la reacción. La terminología usada en estas reacciones se resume en el siguiente cuadro.
4.BALANCEO DE ECUACIONES QUÍMICAS
Es el proceso que consiste en igualar el número de átomos de cada elemento químico en ambos lados de la ecuación química, cumpliendo la ley fundamental de las reacciones químicas, que es la ley de conservación de la masa
4.1. MÉTODO DE TANTEO Aplicable a ecuaciones pequeñas y/o sencillas de tipo redox o no redox. Se sugiere la siguiente secuencia de balanceo.
4.2. MÉTODO REDOX
Aplicable solo a reacciones del tipo REDOX.
Procedimiento para el balanceo:
• Se determina el estado de oxidación de cada elemento.
• Se separa las semirreacciones de oxidación y reducción.
• Se efectúa el balance atómico de cada semirreacción.
• Se efectúa el balance de cargas eléctricas en cada semirreacción, sumando
o restando electrones.
• Se iguala los electrones ganados y perdidos, y se suma miembro a miembro
las semirreacciones.
• La ecuación iónica obtenida se reemplaza en la ecuación original y el resto
se balancea por el método de tanteo.
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