Conceptos Clave de Química: Desde Átomos hasta Reacciones y Energía

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Escrito el 4 de Julio de 2025 en español con un tamaño de 7,62 KB

Fundamentos de Química: Átomos, Materia y Enlaces

Átomo: La unidad básica constituyente de la materia.
Protones: Partículas subatómicas con carga positiva (+) ubicadas en el núcleo del átomo.
Electrones: Partículas subatómicas con carga negativa (–) que orbitan alrededor del núcleo.
Neutrones: Partículas subatómicas sin carga eléctrica (0) también localizadas en el núcleo.

Número Atómico (Z): Define la identidad de un elemento, representando la cantidad de protones en el núcleo de un átomo. En un átomo neutro, también indica la cantidad de electrones.
Isótopos: Son átomos de un mismo elemento que poseen el mismo número de protones, pero difieren en el número de neutrones, lo que resulta en distintas masas atómicas.
Isótopos Estables e Inestables:
- Estables: No experimentan desintegración radiactiva y no emiten radiación.
- Inestables (Radiactivos): Se desintegran espontáneamente con el tiempo, emitiendo radiación.
Cálculo del Número de Neutrones: Se determina restando el número atómico (Z) de la masa atómica (A) de un isótopo.
Neutrones = Masa Atómica (A) – Número Atómico (Z)
(Este cálculo puede ser complementado con un ejemplo visual si se desea)

Tetravalencia: El átomo de carbono es capaz de formar cuatro enlaces covalentes con otros átomos. Esta propiedad fundamental le permite construir una vasta y diversa gama de compuestos orgánicos.

Ley de Conservación de la Materia (Antoine Lavoisier): Un principio fundamental que establece que la materia no puede ser creada ni destruida durante una reacción química; solo se transforma, reorganizándose los átomos.

Hidrocarburos: Son compuestos orgánicos cuya estructura molecular está compuesta exclusivamente por átomos de carbono e hidrógeno. Se clasifican principalmente en alcanos, alquenos y alquinos, según el tipo de enlaces entre sus átomos de carbono.

Hidrocarburos Insaturados: Se caracterizan por la presencia de al menos un doble o triple enlace entre átomos de carbono en su cadena principal.
Alquenos: Son una clase de hidrocarburos insaturados que contienen al menos un doble enlace carbono-carbono.
Fórmula General de Hidrocarburos Insaturados:
- Alquenos: CnH2n
- Alquinos: CnH2n-2

Los alquenos son generalmente menos densos que el agua, presentan una solubilidad limitada en ella y son más volátiles en comparación con los alcanos de masa molecular similar.

Efecto del Etileno en Frutas: El etileno (C₂H₄), un alqueno simple, actúa como una hormona vegetal que estimula y acelera el proceso de maduración en diversas frutas.
Efecto del Etileno en la Salud Humana: En concentraciones elevadas, la exposición al etileno puede causar irritación en las vías respiratorias y otros efectos adversos.

¿Cómo Ocurren las Reacciones Químicas?: Las reacciones químicas se producen mediante el rompimiento de enlaces existentes y la formación de nuevos enlaces, lo que siempre implica una transferencia o liberación de energía.
Teoría de Colisiones: Para que una reacción química tenga lugar, las moléculas de los reactivos deben chocar entre sí con la energía cinética suficiente (energía de activación) y la orientación espacial adecuada para que los enlaces puedan romperse y formarse.

Clasificación General de Reacciones Químicas: Las reacciones se pueden categorizar en varios tipos fundamentales:
- Síntesis (o Adición)
- Descomposición (o Análisis)
- Sustitución Simple
- Doble Sustitución
Reacciones de Síntesis o Adición: En este tipo de reacción, dos o más sustancias simples se combinan para formar un único producto más complejo.
Fórmula General: A + B → AB
Reacciones de Descomposición o Análisis: Una sustancia compleja se descompone o divide en dos o más sustancias más simples.
Fórmula General: AB → A + B

Balanceo de Ecuaciones Químicas: Es el proceso de ajustar los coeficientes estequiométricos de una ecuación química para asegurar que la cantidad de átomos de cada elemento sea idéntica en los reactivos y en los productos, garantizando así el cumplimiento de la Ley de Conservación de la Materia.

Principio de Le Chatelier: Si se aplica una perturbación (como un cambio en la concentración, presión o temperatura) a un sistema químico que se encuentra en equilibrio, el sistema se ajustará o desplazará en la dirección que contrarreste dicha perturbación, buscando restablecer un nuevo estado de equilibrio.

Sistemas Termodinámicos: Se define como la porción específica del universo que es seleccionada para ser estudiada y analizada en términos de sus propiedades energéticas y de materia.
Tipos de Sistemas Termodinámicos:
- Abierto: Permite el intercambio de masa y energía con su entorno.
- Cerrado: Permite el intercambio de energía, pero no de masa, con su entorno.
- Aislado: No permite el intercambio de masa ni de energía con su entorno.

Equilibrio Térmico: Se alcanza cuando dos cuerpos o sistemas en contacto térmico llegan a la misma temperatura, lo que resulta en la cesación del flujo neto de calor entre ellos.
Termoquímica: Es la rama de la química física que se dedica al estudio de los cambios de energía, específicamente en forma de calor, que acompañan a las reacciones químicas y los cambios de estado.

Tipos Comunes de Energía: La energía se manifiesta en diversas formas, incluyendo:
- Cinética (asociada al movimiento)
- Potencial (asociada a la posición o estado)
- Térmica (asociada al calor)
- Química (almacenada en los enlaces moleculares)
- Eléctrica (asociada al flujo de cargas)

Genotipos: En genética, se refiere a la combinación específica de alelos (diferentes formas de un gen) que un individuo posee para un rasgo particular, lo cual determina sus características hereditarias (por ejemplo: AA, Aa, aa).

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