Composición y Transformación de la Materia: De Átomos a Reacciones Químicas
español con un tamaño de 6,99 KBLa Materia: Composición y Estructura
La materia es todo aquello que nos rodea, posee masa y ocupa un volumen, aunque a veces no sea visible.
Tipos de Materia
Sustancia Pura: Composición constante y propiedades específicas que la caracterizan.
Mezcla: Composición variable y propiedades que dependen de la misma. Se clasifican en:
Homogénea: Composición uniforme en todos sus puntos, componentes indistinguibles a simple vista o microscopio.
Heterogénea: Composición no uniforme, componentes distinguibles a simple vista o microscopio.
Componentes de la Materia
Átomos: La partícula más pequeña en que se puede dividir un elemento.
Moléculas: Agrupación de dos o más átomos unidos por enlaces covalentes.
Estructura del Átomo
Modelo de Dalton
Primer científico en proponer que la materia está formada por átomos, considerándolos la parte más pequeña e indivisible.
Partículas Elementales
Los átomos se dividen en partículas más pequeñas:
- Protones (carga positiva)
- Electrones (carga negativa)
- Neutrones (sin carga, masa similar al protón)
Todos los átomos de un mismo elemento tienen el mismo número de protones (Número Atómico, Z). Los átomos de diferentes elementos se distinguen por su número atómico.
Átomo Neutro: Igual número de protones y electrones. Los átomos con diferente número de neutrones se llaman Isótopos.
Modelo de Rutherford
Núcleo: Contiene protones y neutrones.
Corteza: Contiene los electrones.
La masa del átomo (Número Másico, A) es la suma de protones (Z) y neutrones (n): A = Z + n. Por lo tanto, el número de neutrones es n = A - Z.
En un átomo neutro, el número de protones es igual al número de electrones.
Modelo de Bohr
Los electrones se distribuyen en capas circulares:
- 1ª Capa: máximo 2 electrones.
- 2ª Capa: máximo 8 electrones.
- 3ª Capa: máximo 18 electrones (si no hay suficientes, se colocan 8 y el resto en la siguiente capa).
La distribución de electrones en las capas se denomina configuración electrónica y se escribe entre paréntesis y comas.
Clasificación de los Elementos
Metales: Situados a la izquierda de la tabla periódica. Tienden a perder electrones de su última capa (electrones de valencia) formando iones positivos (cationes).
No Metales: Situados a la derecha de la tabla periódica. Tienden a ganar electrones en su última capa formando iones negativos (aniones).
Semimetales
Gases Nobles: Apenas se combinan con otros elementos, tienen su última capa completa.
La unión entre átomos por compartición de electrones se llama Enlace Covalente.
Transformación de la Materia
Reacciones Químicas
Transformación de una o más sustancias (reactivos) en otras sustancias diferentes (productos) con composición, estructura y propiedades distintas.
Esquema general: REACTIVOS → PRODUCTOS
Las reacciones químicas cumplen la Ley de Conservación de la Masa (A. Lavoisier, 1798): la suma de las masas de los reactivos es igual a la suma de las masas de los productos. Además, implican cambios energéticos:
Reacción Exotérmica: Se desprende energía (los productos tienen menor contenido energético que los reactivos).
Reacción Endotérmica: Se absorbe energía (los productos tienen mayor contenido energético que los reactivos).
Tipos de Reacciones Químicas
Descomposición: Una sustancia se transforma en dos o más sustancias más simples. Ej: CaCO3 → CaO + CO2
Síntesis: Se forman compuestos a partir de sus elementos. Ej: C + O2 → CO2
Combustión: Una sustancia se quema en presencia de oxígeno, liberando dióxido de carbono, agua y energía (calor y luz).
Ácido-Base: Reacción entre un ácido y una base, obteniendo una disolución neutra.
Mecanismo de Reacción y Teoría de Colisiones
En una reacción química se produce la ruptura de enlaces químicos en los reactivos y la formación de nuevos enlaces en los productos. El mecanismo de reacción son los pasos intermedios entre reactivos y productos.
La Teoría de Colisiones establece que para que los reactivos reaccionen, sus átomos o moléculas deben chocar con la orientación y energía adecuadas. Los choques producen la ruptura de enlaces y la formación de nuevos enlaces.
Factores que Favorecen la Velocidad de Reacción
- Concentración de los reactivos.
- Superficie de contacto.
- Temperatura.
- Uso de catalizadores.
Las reacciones en disolución son más fáciles. Los reactivos sólidos necesitan calor para reaccionar, y los gases necesitan calor, presión y catalizadores.
Ecuaciones Químicas
Representación simbólica de una reacción química. Siguen estas pautas:
- En el primer miembro (izquierda) se escriben las fórmulas de los reactivos, indicando su estado físico entre paréntesis.
- En el segundo miembro (derecha) se escriben las fórmulas de los productos, indicando su estado físico entre paréntesis.
- Los miembros se separan con una flecha (→) que indica la dirección de la reacción.
Las ecuaciones químicas suelen incluir números delante de las fórmulas, llamados coeficientes estequiométricos, que indican el número de moléculas o átomos que participan en la reacción. Ej: 2 H2O indica 2 moléculas de agua, que contienen 2 x 2 átomos de hidrógeno y 2 x 1 átomo de oxígeno.
Una ecuación química proporciona información sobre la reacción, el estado físico de las sustancias y la proporción en que intervienen.
Ajuste de Ecuaciones Químicas
Una ecuación debe estar ajustada, es decir, debe cumplir la Ley de Conservación de la Masa. Ejemplo:
N2 + H2 → NH3 (no ajustada)
REACTIVOS | PRODUCTOS
2 átomos N | 1 átomo N
2 átomos H | 3 átomos H
3H2 + N2 → 2NH3 (ajustada)
REACTIVOS | PRODUCTOS
2 átomos N | 2 átomos N
6 átomos H | 6 átomos H