Conceptos Fundamentales de Química y Física: Un Compendio Esencial

Clasificación de la Materia

Sustancias

• Simples: Elementos (gases, metales, no metales, metaloides).
• Compuestas: Formadas por dos o más elementos (orgánicas e inorgánicas).

Mezclas

• Homogéneas (Soluciones): Componentes distribuidos uniformemente.
• Heterogéneas: Componentes distinguibles.
  • Suspensiones (sólido + líquido)
  • Emulsiones (líquido + líquido)
  • Coloides

Operaciones con Cifras Significativas

Suma y Resta

El resultado debe tener el mismo número de decimales que el número con la menor cantidad de cifras decimales.

Multiplicación y División

El resultado debe tener el mismo número de cifras significativas que el factor con la menor cantidad de cifras significativas.

Propiedades de la Materia

Propiedades Extensivas

Dependen de la cantidad de materia presente. Ejemplos: masa, peso, volumen, longitud, energía cinética, calor. No sirven para diferenciar unas sustancias de otras.

Propiedades Intensivas

No dependen de la cantidad de materia presente. Ejemplos: temperatura, punto de fusión, punto de ebullición, calor específico, densidad. Solo las tienen determinados tipos de sustancia.

Conceptos de Medición

Exactitud

Indica qué tan cerca está una medida del valor verdadero o aceptado.

Precisión

Indica qué tan cerca están un grupo de medidas entre sí (repetibilidad).

Modelos Atómicos y Contribuciones Científicas

Antoine Lavoisier

• Ley de Conservación de la Masa.
• Contribuciones al sistema de nomenclatura química.

John Dalton

• Teoría atómica: átomos indestructibles e indivisibles.
• Concepto de elementos y compuestos.

J.J. Thomson

• Descubrimiento del electrón (rayos catódicos).
• Determinación de la relación carga/masa del electrón.
• Modelo del "pudín de pasas" (masa positiva con electrones incrustados).

Ernest Rutherford

• Experimento de la lámina de oro.
• Descubrimiento del núcleo atómico (núcleo positivo al centro).

Niels Bohr

• Modelo atómico: electrones orbitan el núcleo en niveles de energía definidos.
• Los electrones pueden "saltar" entre órbitas (transiciones electrónicas).

Conceptos Atómicos Fundamentales

Isótopo

Son átomos del mismo elemento que tienen igual número de protones, pero distinto número de neutrones (y, por lo tanto, diferente masa atómica).

Tendencias Periódicas

• Radio Atómico: Aumenta hacia la izquierda y hacia abajo.
• Potencial de Ionización: Aumenta hacia arriba y hacia la derecha.
• Electronegatividad: Aumenta hacia arriba y hacia la derecha.
• Electropositividad: Aumenta hacia abajo y hacia la izquierda.
• Masa Atómica y Número Atómico (Z): Generalmente aumentan hacia la derecha y hacia abajo.
• Propiedades Metálicas: Aumentan hacia abajo y hacia la izquierda.

Conceptos Fundamentales de Ondas y Radiación

Parámetros de Onda

• Amplitud (A): Es una cantidad vectorial que mide la fuerza máxima del campo eléctrico o magnético en un punto de la onda.
• Periodo (p o T): Tiempo (en segundos) necesario para que máximos o mínimos sucesivos de una onda crucen un punto en el espacio.
• Frecuencia (u o f/ν): Número de oscilaciones que ocurren en un segundo. Se mide en ciclos/segundo o Hertz (Hz).
• Longitud de Onda (l o λ): Es la distancia lineal entre dos máximos o mínimos sucesivos de una onda.
• Velocidad de Onda (v): Es el producto de la frecuencia por la longitud de onda. La fórmula es: v = u × l (o v = f × λ).
• Número de Onda (Ø o k/ν̃): Número de ondas por centímetro. Es el recíproco de la longitud de onda: Ø = 1/l (o k = 1/λ).

Conceptos de Radiación

• Potencia (P): Se mide en vatios (W). Es la energía de un haz que llega a un área dada por unidad de tiempo.
• Intensidad: Es la potencia de la radiación por unidad de ángulo sólido.

Tipos de Compuestos Químicos

Compuestos Iónicos

Características principales:

1. Son sólidos con puntos de fusión altos (por lo general, > 400 ºC).
2. Muchos son solubles en disolventes polares, como el agua.
3. La mayoría es insoluble en disolventes no polares, como el hexano (C₆H₁₄).
4. Los compuestos fundidos conducen bien la electricidad porque contienen partículas móviles con carga (iones).
5. Las soluciones acuosas conducen bien la electricidad porque contienen partículas móviles con carga (iones).

Compuestos Covalentes

Características principales:

1. Son gases, líquidos o sólidos con puntos de fusión bajos (por lo general, < 300 ºC).
2. Muchos de ellos son insolubles en disolventes polares.
3. La mayoría es soluble en disolventes no polares, como el hexano (C₆H₁₄).
4. Los compuestos líquidos o fundidos no conducen la electricidad.
5. Las soluciones acuosas suelen ser malas conductoras de la electricidad porque no contienen partículas con carga.

Polaridad de Enlaces Químicos

Enlace Covalente Puro o No Polar

• Se forma cuando la diferencia de electronegatividad (ΔEN) entre los átomos es igual a 0.

Enlace Covalente Polar

• Se forma cuando la diferencia de electronegatividad (ΔEN) entre los átomos es distinta de 0, generalmente en el rango de 0 a 1.7.

Enlace Iónico

• Se forma cuando la diferencia de electronegatividad (ΔEN) entre los átomos es 1.7 o mayor.