Chuletas y apuntes de Química de Formación Profesional

$\beta$-Alúmina de Sodio: Un Conductor Iónico Rápido

La $\beta$-alúmina de sodio ($Na_2O \cdot 11Al_2O_3$ o $NaAl_{11}O_{17}$) es un material mecánicamente duro que se caracteriza por ser un excelente conductor iónico. Su estructura se compone de placas rígidas y densas de $Al_2O_3$ que se unen a través de unos pocos puentes de iones $O^{2-}$.

El plano que contiene estos puentes también alberga iones $Na^+$, los cuales pueden moverse libremente entre los huecos de la red. Este movimiento es facilitado porque no existen estrangulamientos importantes (o cuellos de botella) que impidan su migración. La estructura base de los iones óxido ($O^{2-}$) presenta un empaquetamiento de tipo FCC (cúbico centrado en las caras).

NASICON: Estructura

1. Fundamentos de las Disoluciones Químicas

Una disolución es una mezcla homogénea de composición uniforme, cuyos componentes no pueden distinguirse a simple vista ni con la ayuda de un microscopio óptico.

Componentes de una Disolución

• Disolvente: Es el componente que tiene el mismo estado de agregación que la disolución final. Si ambos componentes tienen el mismo estado, es el que se encuentra en mayor proporción.
• Soluto: Es el componente que tiene un estado de agregación distinto al de la disolución o, si el estado es el mismo, se encuentra en menor proporción.

2. La Solubilidad

La solubilidad de un soluto en un disolvente es la capacidad máxima de este último para disolver dicho soluto.

Clasificación de Mezclas según Solubilidad

• Si

Estructura Atómica y Funciones de Onda

Un Orbital es la región matemática en el espacio, producto de la función radial y la función angular.

Función de Onda ($\Psi$)

La función de onda, $\Psi(r, \theta, \phi)$, se define como:

$$ \Psi(r, \theta, \phi) = R_{nl}(r) \cdot A_{lm}(\theta, \phi) $$

Función de Distribución Radial (FDR)

La probabilidad de encontrar el electrón a una distancia $r$ del núcleo se calcula mediante la Función de Distribución Radial (FDR):

$$ \text{FDR} = 4\pi r^2 [R_{nl}(r)]^2 $$

Propiedades Periódicas y Estructura Molecular

Penetración y Apantallamiento

• Penetración: La capacidad de un electrón de acercarse al núcleo. Orden de penetración: $s > p > d > f$.
• Apantallamiento (Difuso): La capacidad de los

Propiedades Coligativas

Son aquellas propiedades que dependen de la concentración de soluto en una solución. Estas propiedades varían proporcionalmente según la concentración y, por ende, se acercarán al valor de la propiedad del soluto a medida que aumente su concentración.

Las propiedades coligativas son:

• Aumento del punto de ebullición: Ejemplo, etilenglicol/agua en el anticongelante.
• Disminución del punto de congelación: Ejemplo, sal de mar/hielo para derretir el hielo.
• Aumento de la presión osmótica: Mecanismo utilizado por algunas bacterias para evitar que la célula se sobrehidrate.

Teorías Ácido-Base

Ácidos y bases de Arrhenius

• Ácidos: Sustancias que en solución acuosa liberan iones H+.
• Bases: Sustancias que en solución acuosa

Conceptes Bàsics de Química

Àtoms: Partícula més petita amb propietats definides i indivisible mitjançant processos químics. Es componen per: protons (càrrega positiva), neutrons (sense càrrega elèctrica) i electrons (càrrega negativa).

Molècules: És la partícula més petita amb les propietats físiques i químiques de la substància i està formada per àtoms units per enllaços.

Tipus d'Enllaços Químics

• Enllaç metàl·lic: Els àtoms s'ordenen en estructures regulars semblant a una ret cristal·lina de gran mida i els electrons formen una espècie de núvol al voltant d'ells.
• Enllaç covalent: Els àtoms de la molècula comparteixen un, dos o tres parells d'electrons.
• Enllaç iònic: Enllaços entre ions, un cedeix electrons a

Classificació de les substàncies segons el seu enllaç

Substàncies iòniques

• Estructura: Xarxa cristal·lina iònica (ions+/ions-).
• Estat físic: Sòlid.
• Conductivitat: Sí en dissolució o gas, no en estat sòlid.
• Característiques: Durs i fràgils.
• Exemples: Clorur de sodi.

Substàncies covalents

• Estructura: Molècules o xarxes cristal·lines atòmiques.
• Estat físic: Líquid, gas o sòlid.
• Conductivitat: No.
• Característiques: Blans i resistents a cops.
• Exemples: Cl₂, H₂O, amoníac, diamant, grafit, silici.

Substàncies metàl·liques

• Estructura: Xarxa cristal·lina metàl·lica (ions+).
• Estat físic: Sòlid (excepte el Hg).
• Conductivitat: Bons conductors.
• Característiques: Dúctils, mal·leables, brillantor, es poden ratllar.
• Exemples: Coure, ferro,

1. Reacciones de Oxidación-Reducción (Redox)

• a) Reacción de reducción: Es un cambio químico en el que el átomo gana electrones.
• b) Agente reductor: Es la especie química que cede electrones, produciendo la reacción del otro (reducción de la otra especie).
• c) Tipos de electrodos: Pueden ser de tipo sólido, en disolución y gaseoso.
• d) Permanganato de potasio (KMnO₄): Es un oxidante fuerte (de color morado) que se reduce a Mn²⁺ en disoluciones muy ácidas (volviéndose incoloro). No es un patrón primario, por lo que se contrasta con el oxalato sódico (Na₂C₂O₄) y actúa como un autoindicador.
• e) Dicromato potásico (K₂Cr₂O₇): Es un oxidante (de color naranja) menos fuerte que el permanganato potásico, el cual se reduce

Técnicas Fundamentales de Separación de Mezclas

A continuación, se describen diversos métodos empleados en química para separar componentes de mezclas, ya sean homogéneas o heterogéneas.

1. Decantación

La decantación es un método utilizado para separar un sólido de grano grueso e insoluble de un líquido. Consiste en separar un sólido sedimentado (permitiendo que los sólidos bajen por gravedad) y así poder vaciar el líquido en otro recipiente. Este método es poco preciso (poco exacto).

2. Decantación de Líquidos

Este método se utiliza para la separación de dos líquidos no miscibles (que no se pueden mezclar) y que poseen diferentes densidades. Se emplea un embudo de decantación. Este método es aplicado, por ejemplo, en la... Continuar leyendo "Técnicas Fundamentales de Separación de Mezclas y Evolución del Modelo Atómico" »

Ejercicios de Concentraciones y Disoluciones

1. Cálculo de Concentración en % en Masa

Calcula la concentración, expresada en % en masa, de una disolución de NaOH (Masa Molar = 40 g/mol) 6.25 M cuya densidad es 1.25 kg/L. (Asumiendo un volumen de 1 L para los cálculos).

Cálculos:

• Molaridad (M) = moles de soluto / volumen de disolución (L)
• A partir de la molaridad: 6.25 mol NaOH/L * 40 g NaOH/1 mol NaOH = 250 g NaOH/L (masa de soluto por litro de disolución).
• Densidad de la disolución: 1.25 kg/L = 1250 g/L (masa de la disolución por litro).
• % en masa = (g soluto / g disolución) * 100
• % en masa = (250 g NaOH / 1250 g disolución) * 100 = 20%

2. Determinación de la Densidad de una Disolución

Hallar la densidad de una disolución de NH₃ (Masa... Continuar leyendo "Ejercicios Resueltos de Concentraciones y Disoluciones Químicas" »

Material de Laboratorio: Instrumentos y sus Aplicaciones

En cualquier laboratorio, el conocimiento de los instrumentos y su correcto uso es fundamental para la precisión y seguridad de los experimentos. A continuación, se describen los principales materiales y equipos utilizados comúnmente.

Matraces Aforados

Son recipientes calibrados para contener líquidos con gran precisión. Se utilizan principalmente para preparar disoluciones de concentración conocida.

Probetas

Son recipientes graduados de forma cilíndrica con una base de sujeción en su parte inferior. Se utilizan para medidas de volumen que requieran poca precisión, ya que solo miden volúmenes aproximados.

Buretas

Son instrumentos muy utilizados en volumetría. Se emplean principalmente... Continuar leyendo "Material de Laboratorio Esencial: Descripción y Usos Fundamentales" »