9. Fsico Qumica9.1 Fundamentos de Fsica y QumicaLa qumica es una ciencia. Esto significa que trata de organizar la informacin que recaba en un sistema de conocimientos.Su objeto de estudio es lamateriay sustransformaciones, aunque se distingue de la fsica por la escala en la que trabaja: la unidad bsica de la qumica es lamolcula(donde quedan incluidas las molculasmonoatmicasy las molculas gigantes como lospolmeros).Las partes deltmo(protones,neutronesyelectrones) son de inters en cuanto que sirven para entender las transformaciones qumicas.Laestructura atmicaqueda como tema de inters para los fsicos.La qumica estudia entonces todo lo referente a las transformaciones de las molculas: susenergas,velocidades, descripciones detalladas de cada paso de la transformacin de una molcula en otra.Pero la qumica no se detiene en la molcula: recientemente ha surgido laqumica de sistemas, que estudia las interacciones de las molculas para formar estructuras, como en el caso de las molculas grasas agrupadas que forman el interior de la pared celular.La qumica es primordialmente una ciencia experimental. Esto significa que la gran mayora de los conocimientos qumicos han sido obtenidos medianteobservacionesymedicionescuidadosamente controladas (empricamente).Como todas las actividades humanas, la qumica es susceptible de ser utilizada para bien o para mal. Es responsabilidad del qumico evaluar el efecto que su trabajo tendr sobre las dems personas, ya sea directamente como en el caso de un nuevo medicamento, o indirectamente, al afectar el ambiente por ejemplo. Dichas consideraciones adquieren mayor relevancia cuando vemos la enorme importancia econmica de la qumica.

La fsica es el estudio de caractersticas, materiales, y fuerzas bsicas en nuestro universo. Nuestra nueva seccin de fsica comenzar con un poco de material bsico sobre espacio, tiempo y materia. Tambin incluir secciones de mecnica, electricidad y magnetismo, fsica trmica, fsica atmica y fsica de las partculas, y herramientas para la matemticas y la ciencia (vectores, sistemas coordinados, unidades de medida, etc.)La nueva seccin de fsica tambin tendr enlaces a muchas fuentes de datos relacionados con las ciencias de la tierra y el espacio. Los enlaces que aparecen a pie de pgina proporcionan acceso a algunos de los materiales relacionados con la fsica, actualmente en el portal. Se encuentran organizadas en las categoras que utilizaremos en la futura seccin de fsica.

La primera actividad del hombre englobable dentro de lafsicafue mirar al cielo. Las grandes civilizaciones de la antigedad (chinos, babilonios, egipcios) estudiaron los astros llegando incluso a predecir eclipses pero sin xito a la hora de explicar los movimientos planetarios. En ste punto de inflexin del conocimiento humano, antes de hacerse y responder- ciertas preguntas sobre la naturaleza, el cielo era un misterioso techo plano en el que unas luces lejanas brillaban por alguna causa ms mstica que astronmica. Unos cuatrocientos aos antes del nacimiento de Cristo los griegos ya empezaban a desarrollar teoras, an inexactas pero no del todo equivocadas, sobre la composicin del universo.Leucipoconceba el atomismo ms tarde desarrollado porDemcrito, que afirmaba que todo estaba formado por microscpicas partculas llamadas tomos, y que contradeca a la Teora de los elementos, del siglo anterior.Durante el periodo helenstico, Alejandra se convirti en el ncleo cientfico de occidente. Desde Sicilia,Arqumedes, entre otros inventos como el tornillo infinito o la polea, descubra las leyes de la palanca y de la hidrosttica, principio el de sta ltima que llevara su nombre y que enunciaba que todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje vertical hacia arriba igual al peso del fluido desalojado, razn por la cual se puede explicar que flote un barco o vuele un globo aerosttico. En laastronomatambin se realizaron grandes descubrimientos:Aristarco de Samodesarroll un mtodo para medir las distancias relativas entre la tierra y el sol y la tierra y la luna, intil finalmente por falta de medios aunque bien encaminado, y tambin, segn se cree a travs de los escritos deArqumedes, fue el primero en afirmar que la tierra gira alrededor del sol;Erasttenesmidi la circunferencia de la tierra y elabor un catlogo de estrellas;Hiparlo de Niceadescubri la sucesin de equinoccios; yTolomeo, ya en el s. II d.C., elabor su sistema para explicar el movimiento de los planetas, en el que la Tierra permaneca en el centro de las rbitas circulares del resto de astros.9.1.1 Unidades y MagnitudesMagnitudes y Unidades

Magnitud: Todo aquello que se puede medir de forma objetiva. La masa y la velocidad son magnitudes; La bondad y la simpata no son magnitudes.Magnitudes fundamentales del Sistema Internacional (S.I.)Magnitud fundamentalUnidadSmbolo

Longitudmetrom

Masakilogramokg

Tiemposegundos

Temperaturagrado kelvinK

Cantidad de sustanciamolmol

Intensidad de corriente elctricaamperioA

Intensidad luminosacandelacd

Algunas magnitudes derivadas y sus unidades: Velocidadm/s

Superficiem2

Volumenm3

Densidadkg/m3

Mltiplos y submltiplos:MltiplosSubmltiplos

PrefijoSmbolofactorPrefijoSmbolofactor

teraT1012decid10-1

gigaG109centic10-2

megaM106milim10-3

kilok103micro10-6

hectoh102nanon10-9

decada10picop10-12

9.1.2 Caractersticas Fsicas y Qumicas de la materiaLa sustancias en el mundo, tal y como lo conocemos, se caracterizan por sus propiedades fsicas o qumicas, es decir, cmo reaccionan a los cambios sobre ellas. Las propiedades fsicas son aquellas que se pueden medir, sin que se afecte la composicin o identidad de la sustancia. Podemos poner como ejemplo, el punto de fusin (ejemplo del agua). Tambin existen las propiedades Qumicas, las cuales se observan cuando una sustancia sufre un cambio qumico, es decir, en su estructura interna, transformndose en otra sustancia, dichos cambios qumicos, son generalmente irreversibles. (Ejemplo formacin de agua, huevo cocido, madera quemada). Otro grupo de propiedades que caracterizan la materia son las Extensivas e Intensivas, las propiedades Extensivas se caracterizan porque dependen de la cantidad de materia presente. La masa es una propiedad Extensiva, mas materia significa ms masa, adems, las propiedades Extensivas se pueden sumar (son aditivas), el Volumen tambin lo es. Las propiedades Intensivas, no dependen de la cantidad de masa, adems, no son aditivas, tenemos un ejemplo, la densidad, esta no cambia con la cantidad de materia, la temperatura tambin es una propiedad intensiva. MEDICIONES Las mediciones definen el mundo donde vivimos, todo, hey !!!, todo, est cuantificado, y definido por unidades, la leche que compramos en las maanas, nuestro sueldo, la cantidad de oxigeno que respiramos..... Para el estudio de la qumica se utilizan parmetros establecidos por el hombre, todas las mediciones son arbitrarias, pero no en el sentido del desorden, no, en el sentido que fueron escogidas por el hombre a su conveniencia. En un laboratorio, existen aparatos para medir, longitud, masa, volumen, etc. Las propiedades de las materias pueden ser Microscpicas y Microscpicas, las primeras se pueden determinar directamente, y las segundas son a nivel molecular o atmico, deben ser determinadas por mtodos indirectos. SISTEMA INTERNACIONAL DE MEDIDAS La unidad de una medicin indica una escala o un standard que se usa para representar los resultados de un sistema. Por muchos aos, los cientficos (y los paganos) usaron unidades mtricas, pero no estaban unificadas, cada grupo humano tena su sistema de medidas, y esto por supuesto traa siempre confusiones, por eso a partir de 1960 la Conferencia general de pesos y medidas, propuso un Sistema Internacional de Unidades (SI, del francs, Systeme Internationale d'United). En la siguiente tabla se observan dichas unidades. En el estudio de la qumica y en general de las ciencias el uso de unidades es IMPRESCISDIBLE, hay que aprender a usar y a apreciar las unidades de medida.9.2 MateriaMateriaes todo aquello que tiene un lugar en el espacio, posee una cierta cantidad deenerga, y est sujeto acambios en el tiempoy a interacciones con aparatos de medida. Enfsicayfilosofa, materia es el trmino para referirse a los constituyentes de larealidad material objetiva, entendiendo por objetiva que pueda serpercibidade la misma forma por diversos sujetos. Se considera que es lo que forma la parte sensible de los objetos perceptibles o detectables por medios fsicos. Es decir es todo aquello que ocupa un sitio en el espacio, se puede tocar, se puede sentir, se puede medir, etc.Las presentan los cuerpos sin distincin y por tal motivo no permiten diferenciar una sustancia de otra. Algunas de las propiedades generales se les da el nombre de extensivas, pues su valor depende de la cantidad de materia, tal es el caso de lamasa,peso,volumen, la inercia, la energa, impenetrabilidad, porosidad, divisibilidad, elasticidad, maleabilidad, tenacidad y dureza entre otras.Permiten distinguir unasustanciade otra. Tambin reciben el nombre de propiedades intensivas porque su valor es independiente de la cantidad de materia. Las propiedades caractersticas se clasifican en:FisicasEs el caso de ladensidad, el punto de fusin, elpunto de ebullicin, el coeficiente de solubilidad, elndice de refraccin, elmdulo de Youngy laspropiedades organolpticas.QuimicasEstn constituidas por el comportamiento de las sustancias al combinarse con otras, y los cambios con su estructura ntima como consecuencia de los efectos de diferentes clases de energa.Ejemplos: corrosividad decidos poder calorfico acidez reactividad

9.2.1 El tomo: Partculas subatmicas, nmero atmico y masa atmica.Eltomo(dellatnatmum,y estedelgriego 'sin partes, indivisible') es un constituyente de lamateriaordinaria, con propiedades qumicas bien definidas, formado a su vez por constituyentes ms elementales sin propiedades qumicas bien definidas. Cadaelemento qumicoest formado por tomos del mismo tipo (con la misma estructura electrnica bsica), y que no es posible dividir medianteprocesos qumicos.Actualmente se conoce que el tomo est compuesto por unncleo atmico, en el que se concentra casi toda su masa, rodeado de unanube de electrones. Esto fue descubierto a principios del siglo XX, ya que durante el siglo XIX se haba pensado que los tomos eran indivisibles, de ah su nombrea-tmo-'sin divisin'. Poco despus se descubri que tambin el ncleo est formado por partes, como losprotones, concarga positiva, yneutrones, elctricamente neutros.nota 1Loselectrones, cargados negativamente, permanecen ligados a este mediante lafuerza electromagntica.Los tomos se clasifican de acuerdo al nmero de protones y neutrones que contenga su ncleo. El nmero de protones onmero atmicodetermina suelemento qumico, y el nmero de neutrones determina suistopo. Un tomo con el mismo nmero de protones que de electrones es elctricamente neutro. Si por el contrario posee un exceso de protones o de electrones, su carga neta es positiva o negativa, y se denominaion.Partculas subatmicasA pesar de quetomosignifica indivisible, en realidad est formado por varias partculas subatmicas. El tomo contieneprotones,neutronesyelectrones, con la excepcin delhidrgeno-1, que no contiene neutrones, y del catin hidrgeno ohidrn, que no contiene electrones. Los protones y neutrones del tomo se denominannucleones, por formar parte del ncleo atmico.El electrn es la partcula ms ligera de cuantas componen el tomo, con una masa de 9,11 1031kg. Tiene una carga elctrica negativa, cuya magnitud se define como lacarga elctrica elemental, y se ignora si posee subestructura, por lo que se lo considera unapartcula elemental. Los protones tienen una masa de 1,67 1027kg, 1836 veces la del electrn, y una carga positiva opuesta a la de este. Los neutrones tienen un masa de 1,69 1027kg, 1839 veces la del electrn, y no poseen carga elctrica. Las masas de ambos nucleones son ligeramente inferiores dentro del ncleo, debido a laenerga potencialdel mismo; y sus tamaos son similares, con un radio del orden de 8 1016m o 0,8femtmetros(fm).4El protn y el neutrn no sonpartculas elementales, sino que constituyen unestado ligadodequarksuyd, partculas fundamentales recogidas en elmodelo estndarde la fsica de partculas, con cargas elctricas iguales a +2/3 y 1/3 respectivamente, respecto de la carga elemental. Un protn contiene dosquarksuy unquarkd, mientras que el neutrn contiene dosdy unu, en consonancia con la carga de ambos. Los quarks se mantienen unidos mediante lafuerza nuclear fuerte, mediada porgluonesdel mismo modo que la fuerza electromagntica est mediada por fotones. Adems de estas, existen otras partculas subatmicas en el modelo estndar: ms tipos de quarks,leptonescargados (similares al electrn), etc.