[Ciencias de Joseleg]
[Química]
[La
materia] [La
materia y sus propiedades] [Introducción]
[Los
estados de la materia] [Cualitativas
y cuantitativas] [Químicas
y físicas] [Algunos
instrumentos de laboratorio] [Algunos
procedimientos de laboratorio] [Sustancias
puras e impuras] [Elementos
y compuestos] [Abundancia
de los elementos] [Propiedades
energéticas] [Referencias]
(Ciencias
de Joseleg)(Química)(La materia)(La materia y sus propiedades)(Ejercicios resueltos)(
Introducción a la
materia)( Que es la química)(
Historia de la
química)( Los modelos
científicos)( Los métodos
científicos)( Los estados de la
materia)( Tipos de propiedades
de la materia)( Introducción a las
unidades y medidas)( Sustancias puras e
impuras)( Elementos y
compuestos)(Abundancia de los
elementos)( Introducción a la
energía química)( Referencias
bibliográficas)
(31) (Problemas 1,21-22; Chang 10ed)
El bromo es un líquido marrón rojizo. Calcule su densidad (en g / ml) si 586 g
de la sustancia ocupa 188 ml. La densidad del etanol, un líquido incoloro que
comúnmente se conoce como alcohol de grano, es de 0,798 g/mL. Calcule la masa
de 17,4 mL del líquido. Procedimiento.
(31)
(Problemas 1,23; Chang 10ed) Convierta las siguientes
temperaturas a grados Celsius o Fahrenheit: (a) 95 °F, la temperatura en un
caluroso día de verano; (b) 12 °F, la temperatura en un día frío de invierno;
(c) fiebre de 102 °F; (d) un horno que funciona a 1852 °F; (e) -273,15 °C
(teóricamente la temperatura más baja alcanzable). Procedimiento.
(31) (Problemas 1,24; Chang 10ed) (a)
Normalmente, el cuerpo humano puede soportar una temperatura de 105 °F por solo
cortos períodos de tiempo sin daño permanente al cerebro y otros órganos
vitales. ¿Cuál es esta temperatura en grados Celsius? (b) El etilenglicol es un
compuesto orgánico líquido que se usa como anticongelante en los radiadores de
los automóviles. Se congela a -11,5 °C. Calcule su temperatura de congelación
en grados Fahrenheit. (c) La temperatura en la superficie del sol es de
aproximadamente 6300 °C. ¿Cuál es esta temperatura en grados Fahrenheit? (d) La
temperatura de ignición del papel es de 451 °F. ¿Cuál es la temperatura en
grados Celsius? Procedimiento.
(31) (Problemas 1,25 y 1,26; Chang 10ed)
Convierta las siguientes temperaturas a kelvin: (a) 113 ° C, el punto de fusión
del azufre, (b) 37 ° C, la temperatura corporal normal, (c) 357 ° C, el punto
de ebullición del mercurio. Convierta las siguientes temperaturas a grados
Celsius: (a) 77 K, el punto de ebullición del nitrógeno líquido, (b) 4.2 K, el
punto de ebullición del helio líquido, (c) 601 K, el punto de fusión del plomo. Procedimiento.
(31) (Problemas 1,29 y 1,30; Chang 10ed)
Exprese los siguientes números en notación científica: (a) 0,000000027; (b)
356; (c) 47764; (d) 0,096. Exprese los siguientes números como decimales: (a)
1,52 × 10-2, (b) 7,78 × 10-8. Procedimiento.
(31) (Problemas 1,31; Chang 10ed)
Exprese las respuestas a los siguientes cálculos en notación científica: (a)
145,75 + (2,3 × 10-1) (b) 79500 ÷ (2,5 × 102) (c) (7,0 ×
10-3) - (8,0 × 10-4) (d) (1,0 × 104) × (9,9 ×
106). Procedimiento.
(31) (Problemas 1,32a; Chang 10ed)
Exprese las respuestas a los siguientes cálculos en notación científica: (a) 0,0095+(8,5×10-3). Procedimiento.
(31) (Problemas 1,32b; Chang 10ed)
Exprese las respuestas a los siguientes cálculos en notación científica: (b)
653÷(5,75×10-8). Procedimiento.
(31) (Problemas 1,32cd; Chang 10ed)
Exprese las respuestas a los siguientes cálculos en notación científica: (c)
850000-(9,0×105); (d) (3,6×10-4)× (3,6×106). Procedimiento.
(31) (Problemas 1,33 y 1,34; Chang 10ed)
¿Cuál es el número de cifras significativas en cada una de las siguientes
mediciones? (a) 4867 mi (b) 56 mL (c) 60,104 ton (d) 2900 g (e) 40,2 g / cm3 (f)
0,0000003 cm (g) 0,7 min (h) 4,6×1019 átomos. ¿Cuántas cifras
significativas hay en cada uno de los siguientes? (a) 0,006 L, (b) 0,0605 dm,
(c) 60,5 mg, (d) 605,5 cm2, (e) 960 × 1023 g, (f) 6
kg, (g) 60 m. Procedimiento.
(31) (Problemas 1,35 y 1,36; Chang 10ed)
Realice las siguientes operaciones como si fueran cálculos de resultados
experimentales, y exprese cada respuesta en las unidades correctas con el
número correcto de cifras significativas: (a) 5,6792 m+0,6 m+4,33 m (b)
3,70g-2,9133 g (c) 4,51cm×3,6666cm (d) (3×104 g + 6,827 g) ÷(0,043
cm3-0,021cm3). (a) 7,310km÷5,70 km (b) (3,26 ×10-3mg)-(7,88×10-5mg)
(c) (4,02×106 dm)+(7,74×107 dm) (d) (7,8 m –
0,34 m) ÷ (1,15 s + 0,82 s). Procedimiento.
(31) (Problemas 1,37; Chang 10ed) Se
les pide a tres estudiantes (A, B y C) que determinen el volumen de una muestra
de etanol. Cada alumno mide el volumen tres veces con un cilindro graduado. Los
resultados en mililitros son: A (87,1; 88,2, 87,6); B (86,9; 87,1; 87,2); C
(87,6; 87,8; 87,9). El volumen verdadero es 87.0 mL. Comente sobre la precisión
y la exactitud de los resultados de cada estudiante. Procedimiento.
(31) (Problemas 1,38; Chang 10ed) A
tres aprendices de sastres (X, Y y Z) se les asigna la tarea de medir la
costura de un par de pantalones. Cada uno hace tres medidas. Los resultados en
pulgadas son X (31,5, 31,6, 31,4); Y (32,8; 32,3; 32,7); Z (31,9; 32,2; 32,1).
La longitud real es de 32.0 pulgadas. Comente sobre la precisión y la exactitud
de las medidas de cada sastre. Procedimiento.
(31) (Problemas 1,39abd; Chang 10ed)
Realice las siguientes conversiones: (a) 22,6 m a decímetros, (b) 25,4 mg a
kilogramos, (c) 556 ml a litros. Procedimiento.
(31) (Problemas 1,39d; Chang 10ed)
Realice las siguientes conversiones: (d) 10,6 kg/m3 a g/cm3. Procedimiento.
(31) (Problemas 1,40; Chang 10ed)
Realice las siguientes conversiones: (a) 242 lb a miligramos, (b) 68,3 cm3 a
metros cúbicos, (c) 7,2 m3 a litros, (d) 28,3 ug a
libras. Procedimiento.
(31) (Problemas 1,41 y 1,42; Chang 10ed)
La velocidad promedio de helio a 25 ° C es de 1255 m/s. Convierta esta
velocidad a millas por hora (mph). ¿Cuántos segundos hay en un año solar
(365,24 días)? Procedimiento.
(31) (Problemas 1,43; Chang 10ed)
¿Cuántos minutos tarda la luz del sol en llegar a la Tierra? (La distancia del
sol a la Tierra es de 93 millones de millas; la velocidad de la luz es 3,00 ×
108 m/s.) Procedimiento.
(31) (Problemas 1,44; Chang 10ed) Un
corredor lento corre una milla en 13 min. Calcule la velocidad en (a) en in/s,
(b) m/min, (c) km/h. (1 mi = 1609 m; 1 in = 2,54 cm.) Procedimiento.
(31) (Problemas 1,45; Chang 10ed) Una
persona de 6.0 pies pesa 168 lb. Exprese la altura de esta persona en metros y
el peso en kilogramos. (1 lb = 453,6 g; 1 m = 3,28 pies) Procedimiento.
(31) (Problemas 1,46 y 1,47; Chang 10ed)
El límite de velocidad actual en algunos estados de los Estados Unidos es de 55
millas por hora. ¿Cuál es el límite de velocidad en kilómetros por hora? (1
milla = 1609 m.). Para que un avión de combate despegue de la cubierta de un
portaaviones, debe alcanzar una velocidad de 62 m / s. Calcule la velocidad en
millas por hora (mph). Procedimiento.
(31) (Problemas 1,48 ; Chang 10ed) El
contenido de plomo "normal" en la sangre humana es de aproximadamente
0,40 partes por millón (es decir, 0,40 g de plomo por millón de gramos de
sangre). Un valor de 0,80 partes por millón (ppm) se considera peligroso.
¿Cuántos gramos de plomo hay en 6,0 ×103 g de sangre (la
cantidad en un adulto promedio) si el contenido de plomo es 0,62 ppm? Procedimiento.
(31) (Problemas 1,49 ; Chang 10ed)
Realice las siguientes conversiones: (a) 1,42 años luz a millas (un año luz es
una medida astronómica de la distancia: la distancia recorrida por la luz en un
año o 365 días; la velocidad de la luz es 3,00 ×108 m/s) , (b)
32,4 yd en centímetros, (c) 3,0×1010 cm/s a pies/s. Procedimiento.
(31) (Problemas 1,50 ; Chang 10ed)
Realice las siguientes conversiones: (a) 185 nm a metros. (b) 4,500 millones de
años (aproximadamente la edad de la Tierra) en segundos. (Suponga que hay 365
días en un año). (C) 71.2 cm3 a m3. (d)
88,6 m3 a litros. Procedimiento.
(31) (Problemas 1,51 y 1,52; Chang 10ed)
El aluminio es un metal liviano (densidad = 2,70 g/cm3) utilizado en
la construcción de aviones, líneas de transmisión de alto voltaje, latas de
bebidas y láminas. ¿Cuál es su densidad en kg/m3? La densidad del
gas amoniaco bajo ciertas condiciones es 0,625 g/L. Calcule su densidad en g /
cm3. Procedimiento.
(31) (Problema 1,01; Brown 13ed)
¿Cuál de las siguientes figuras representa (a) un elemento puro, (b) una mezcla
de dos elementos, (c) un compuesto puro, (d) una mezcla de un elemento y un
compuesto? (Más que una imagen puede ajustarse a cada descripción) (Enlace a la imagen). Procedimiento.
(31) (Problema 1,02; Brown 13ed) ¿El
siguiente diagrama representa un cambio químico o físico? ¿Cómo lo sabes? (Enlace a la imagen) Procedimiento.
(31) (Problema 1,03; Brown 13ed)
Describa el método o métodos de separación necesarios para preparar una taza de
café, con base en la información disponible en esta imagen. Procedimiento.
(31) (Problema 1,04; Brown 13ed)
Identifique cada uno de los siguientes como medidas de longitud, área, volumen,
masa, densidad, tiempo o temperatura: (a) 25 ps, (b) 374,2 mg, (c) 77 K, (d)
100000 km2, (e) 1,06 mm, (f) 16 nm2, (g) -78 °C, (h) 2,56
g/cm3, (i) 28 cm3. Procedimiento.
(31) (Problema 1,05a; Brown 13ed)
Tres esferas de igual tamaño se componen de aluminio (densidad = 2,70 g/cm3),
plata (densidad = 10,49 g/cm3) y níquel (densidad = 8,90 g/cm3).
Enumere las esferas de la más ligera a la más pesada. Procedimiento.
(31) (Problema 1,05b; Brown 13ed)
Tres cubos de igual masa están compuestos de oro (densidad = 19,32 g/ cm3),
platino (densidad = 21,45 g/cm3) y plomo (densidad = 11,35 g/cm3).
Enumere los cubos de menor a mayor volumen. Procedimiento.
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puras e impuras] [Elementos
y compuestos] [Abundancia
de los elementos] [Propiedades
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de los elementos] [Propiedades
energéticas] [Referencias]
Cuando
corres, caminas, bailas o piensas, estás usando energía para hacer el trabajo,
cualquier actividad requiere energía. De hecho, la energía se define como la
capacidad de hacer el trabajo. Supongamos que estás subiendo una colina
empinada y te cansas demasiado para continuar. En ese momento, no tienes la
energía para hacer más trabajo. Ahora supongamos que te sientas y almuerzas. En
un momento, habrás obtenido algo de energía de la comida, y podrás hacer más
trabajo y completar la escalada.
La
energía se puede clasificar como energía cinética o energía potencial. La
energía cinética es la energía del movimiento. Cualquier objeto que se mueve
tiene energía cinética. La energía potencial está determinada por la posición
de un objeto o por la composición química de una sustancia. Una roca que
descansa en la cima de una montaña tiene energía potencial debido a su
ubicación. Si la roca cae de la montaña, la energía potencial se convierte en
energía cinética. El agua almacenada en una represa tiene energía potencial.
Cuando el agua pasa por encima de la represa y cae al arroyo de abajo, su
energía potencial se convierte en energía cinética. Los alimentos y los combustibles
fósiles tienen energía potencial en sus moléculas. Cuando digieres alimentos o
quemas gasolina en tu automóvil, la energía potencial se convierte en energía
cinética para hacer el trabajo.
El calor es la energía
asociada con el movimiento de las partículas, es decir, con sus vibraciones. El
calor también es flujo, pues una partícula que se mueve al impactar a una que
no lo hace transfiere su energía cinética, en el proceso pierde parte de su
movimiento, pero hace que la otra partícula se mueva. Un cubo de hielo se
siente frío porque el calor fluye de tu mano al cubo de hielo, de forma tal que
las partículas de tu mano vibran menos dado que la energía es transferida a las
partículas del hielo que comienzan a vibrar más. Cuanto más rápido se muevan
las partículas, mayor será el calor o la energía térmica de la sustancia. En el
cubo de hielo, las partículas se mueven muy lentamente. A medida que se agrega
calor, los movimientos de las partículas en el cubo de hielo aumentan.
Eventualmente, las partículas tienen suficiente energía para hacer que el cubo
de hielo se derrita a medida que cambia de sólido a líquido.
La unidad de energía y
trabajo del SI es el julio. El julio es una pequeña cantidad de energía, por lo
que los científicos a menudo usan el kilojulio kJ, “1 kJ = 1000 J”. Para
calentar agua para una taza de té, necesita alrededor de 75 000 J o 75 kJ de
calor. La cantidad de energía "calor" se definió originalmente como
la cantidad de energía necesaria para elevar la temperatura de 1 g de agua en 1
° C. Ahora, una caloría se define exactamente como 4.184 J “1 cal = 4.184 J”.
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de los elementos] [Propiedades
energéticas] [Referencias]
El
descubrimiento y el aislamiento de los 118 elementos conocidos, los bloques de
construcción para toda la materia han tenido lugar durante un período de varios
siglos. La mayoría de los descubrimientos se han producido desde 1700, siendo
el 1800 el período más activo. Ochenta y ocho de los 118 elementos se producen
naturalmente, y 30 se han sintetizado en el laboratorio bombardeando muestras
de elementos de origen natural con partículas subatómicas. La mayoría de los
elementos son metales plateados. Los elementos sintéticos (producidos en
laboratorio) son todos inestables (radiactivos) y por lo general revierten
rápidamente a elementos naturales.
Figura 10‑1. Distribución de los
elementos en un diagrama de torta. A la
izquierda tenemos la distribución de los elementos en el universo, mientras que
a la derecha tenemos la distribución de los elementos en el planeta Tierra.
Figura 10‑2. Distribución
porcentual promedio de algunas sustancias en el cuerpo humano adulto
dependiendo de si se es hombre o mujer.
Los
elementos naturales no están distribuidos uniformemente en la Tierra y en el
universo. Lo que es sorprendente es la falta de uniformidad de la distribución
de los elementos, aunque esto se debe a las diferencias gravitatorias, pues los
elementos más masivos tienden a agruparse al tener más gravedad. Una pequeña
cantidad de elementos representan la mayoría de las partículas elementales
(átomos) en todo el universo conocido. Los estudios de la radiación emitida por
las estrellas permiten a los científicos estimar la composición elemental del
universo. Los resultados indican que dos elementos, el hidrógeno y el helio,
son absolutamente dominantes. Todos los demás elementos son solo "impurezas"
cuando se comparan sus abundancias con las de estos dos elementos dominantes.
En este panorama general, en el que la Tierra no es más que un pequeño grano de
arena, el 91% de todas las partículas elementales (átomos) son hidrógeno, y
casi todo el 9% restante son helio.
Cuando
se observa algo más relevante para la vida humana como la corteza terrestre
(sus aguas, su atmósfera y su superficie sólida exterior), surge una
perspectiva diferente. De nuevo, dos elementos dominan, pero esta vez son
oxígeno y silicio. La Distribución de los elementos en
un diagrama de torta. proporciona información sobre
las abundancias elementales de la corteza terrestre. Los números dados son
porcentajes de átomos, es decir, el porcentaje de átomos totales que son de un
tipo dado. Tenga en cuenta que los ocho elementos enumerados (los únicos
elementos con porcentajes de átomos superiores al 1%) representan más del 98%
de los átomos totales en la corteza terrestre. Tenga en cuenta también el
dominio del oxígeno y el silicio; estos dos elementos representan el 80% de los
átomos que componen el mundo químico de los humanos.
La
distribución de elementos en el cuerpo humano y otros sistemas vivos es muy
diferente de la que se encuentra en la corteza terrestre. Esta distribución es
el resultado de que los sistemas vivos toman selectivamente la materia de su
entorno externo en lugar de simplemente acumular materia representativa de su
entorno. La ingesta de alimentos constituye el proceso primario de admisión
selectiva. Los nutricionistas clasifican los componentes de los alimentos y
bebidas que se toman en el cuerpo humano en seis categorías, que son: 1. Agua
2. Carbohidratos 3. Grasas 4. Proteínas 5. Vitaminas 6. Minerales.
Los
primeros cuatro de estos grupos son necesarios para el cuerpo en grandes
cantidades y los dos últimos en cantidades muy pequeñas (trazas).
Independientemente de la cantidad necesaria, los seis grupos son absolutamente
necesarios para el correcto funcionamiento del cuerpo humano. La composición
del cuerpo humano se puede especificar en términos de la cantidad presente del
grupo de nutrientes (porcentaje en masa) o en términos de los elementos que se
suministran al cuerpo por los diversos nutrientes (porcentaje del átomo). Entre
las variables en especificando los datos de composición corporal son sexo, edad
y masa muscular.
Figura 10‑3. Distribución de los elementos en el cuerpo
humano “diagrama de torta a la izquierda” y presencia de los elementos en el
agua y los principales biocompuestos.
Los
datos de masa representativos del grupo de nutrientes específicos de género de
la Distribución porcentual promedio
de algunas sustancias en el cuerpo humano adulto dependiendo de si se es hombre
o mujer., muestran que el agua es la
sustancia presente en la mayor cantidad en el cuerpo, seguida de cantidades
significativas de grasas y proteínas y solo una pequeña cantidad de
carbohidratos. Los datos de composición elemental del cuerpo humano, en
términos de porcentaje de átomos, muestran que cuatro elementos-hidrógeno,
oxígeno, carbono y nitrógeno-representan el 99% de los átomos presentes en el
cuerpo, con la contribución de hidrógeno igual al 60% de los átomos totales.
El hidrógeno,
el carbono y el nitrógeno son mucho más abundantes en el cuerpo humano que en
la corteza terrestre, como se ve en la Figura 27, y el oxígeno es
significativamente menos abundante que en la corteza terrestre. La gran
cantidad de agua presente en el cuerpo humano es la razón por la cual el
hidrógeno y el oxígeno son los dos elementos más abundantes presentes. El agua
es un compuesto de hidrógeno y oxígeno en el que el hidrógeno y el oxígeno
están presentes en una relación de átomos de 2 a 1. Las grasas y los
carbohidratos suministran átomos de carbono además de los átomos de hidrógeno y
oxígeno. Las proteínas contienen nitrógeno además de hidrógeno, carbono y
oxígeno.
