Conceptos Esenciales de Química y Física: Reacciones, Fuerzas y Movimiento

Fundamentos de Química y Física

Cinética y Tipos de Reacciones Químicas

La velocidad de una reacción se incrementa cuando se aumenta la concentración de los reactivos, su grado de división y la temperatura.

Los catalizadores pueden acelerar o retardar una reacción química.

Clasificación de Reacciones

• Reacción de reducción: Cualquier proceso en el que un compuesto pierde oxígeno.
• Reacción de oxidación: Cualquier proceso en el que un elemento o un compuesto gana oxígeno.
• Combustión: Es la reacción de oxidación entre un combustible y el oxígeno del aire.
• Reacción de neutralización: Es la que tiene lugar entre un ácido y una base para dar lugar a la formación de una sal y agua.
• Polimerización: Es el proceso por el cual se unen *monómeros* para formar *polímeros*, moléculas muy grandes.

Química Ambiental y Contaminación

El aumento de las reacciones de combustión de combustibles fósiles ha elevado las emisiones de CO₂ a la atmósfera, incrementando el efecto invernadero y causando el sobrecalentamiento del planeta.

La disminución de la capa de ozono es debida a la presencia de los gases CFC (Clorofluorocarbonos).

La lluvia ácida son las precipitaciones que tienen un pH inferior a 5,6. Se produce cuando la humedad del aire se combina con los óxidos de nitrógeno y azufre gaseosos emitidos a la atmósfera por las centrales térmicas, vehículos, fábricas y calefacciones que queman combustibles fósiles, originando sustancias ácidas.

Las Fuerzas y la Dinámica

Las Fuerzas y sus Efectos

Las fuerzas producen deformaciones o modifican el estado de reposo o movimiento en los cuerpos.

Los materiales se clasifican en rígidos, elásticos o plásticos según respondan a la acción de las fuerzas:

• RÍGIDOS: No modifican su forma cuando actúa una fuerza sobre ellos.
• ELÁSTICOS: Recuperan su forma original cuando deja de actuar la fuerza que los deforma.
• PLÁSTICOS: Tras dejar de aplicar la fuerza que los deforma, no recuperan su forma inicial y quedan deformados.

Ley de Hooke

Cuanto más fuerza apliquemos, más se estira el objeto.

Fórmula: $F = K \times \Delta L$

Donde:

• F: Fuerza que ejercemos.
• K: Constante de elasticidad.
• $\Delta L$: Alargamiento o acortamiento.
• Nota: A: incremento = V inicial - V final. (Definición no relacionada con la Ley de Hooke).

Un dinamómetro es un instrumento que permite medir las fuerzas.

Para medir la fuerza, necesitamos conocer:

1. Su valor numérico.
2. La dirección y el sentido de la fuerza.
3. El punto de aplicación.

Cinemática: Movimiento y Gráficas

Gráfica Espacio-Tiempo

Velocidad media ($V_m$):

$$V_m = \frac{S}{t}$$

$$V_m = \frac{\text{Espacio recorrido}}{\text{Tiempo invertido}}$$

Espacio ($S$): $S = V \times t$

La velocidad se expresa en $m/s$.

La aceleración se expresa en $m/s^2$ (metros por segundo al cuadrado).

Aceleración ($a$):

$$a = \frac{\text{Velocidad final} - \text{Velocidad inicial}}{\text{Tiempo}}$$

Leyes Fundamentales de Newton

Primera Ley de Newton (Ley de Inercia)

Todo cuerpo permanece en reposo o con movimiento rectilíneo y velocidad constante si sobre él no actúa ninguna fuerza. (Es decir, si no se ejerce una fuerza sobre el cuerpo, este seguirá en su estado inicial).

Condiciones: $F=0$, $V=0$ o $V=\text{constante}$.

Segunda Ley de Newton (Ley Fundamental de la Dinámica)

La fuerza aplicada sobre un cuerpo es directamente proporcional a la masa del cuerpo. La fuerza aplicada y la aceleración producida tienen siempre la misma dirección y sentido.

Fórmula:

$$F = m \times a$$

De donde se derivan:

• $m = F/a$
• $a = F/m$

La unidad de fuerza es el Newton (N).