Conceptos Fundamentales de Química: Leyes, Teoría Atómica y Estequiometría

Leyes Fundamentales de la Química (Estequiometría)

Ley de la Conservación de la Masa

La masa total de las sustancias que intervienen en una reacción química permanece invariable: la masa de los reactivos es igual a la masa de los productos.

Ley de las Proporciones Definidas

Cuando dos elementos se combinan para formar un compuesto determinado, lo hacen siempre con una relación de masa constante.

Ley de las Proporciones Múltiples

Cuando dos elementos se combinan para dar más de un compuesto, una masa fija de uno de ellos se combina con masas variables del otro que están en una relación de números enteros sencillos.

Teoría Atómica de Dalton

1. Los elementos están formados por partículas extremadamente pequeñas, indivisibles e indestructibles, llamadas átomos.
2. Los átomos de un mismo elemento químico son idénticos (en masa, tamaño y propiedades).
3. Los átomos de distintos elementos son diferentes.
4. Los compuestos están formados por más de un elemento.
5. Los átomos no se crean ni se destruyen, solo se transforman durante las reacciones químicas.

Conceptos Molares y Masas Relativas

Masa Atómica Relativa

Es el número de veces que la masa de un átomo contiene la doceava parte de la masa del isótopo carbono-12 (C-12).

Masa Molecular Relativa

Es el número de veces que la masa de una molécula contiene la doceava parte de la masa del isótopo carbono-12 (C-12).

Masa Molar

La masa molar de una sustancia es la masa, expresada en gramos, de un mol de unidades de dicha sustancia.

Volumen Molar

Es el volumen ocupado por un mol de gas medido en condiciones normales (1 atm de presión y 273 K de temperatura), siendo su valor 22,4 L.

Postulados de la Teoría Cinético-Molecular de los Gases

1. Los gases están compuestos de moléculas separadas por distancias mucho mayores que sus dimensiones. Estas moléculas tienen masa, pero su volumen es despreciable.
2. Las moléculas de los gases están en un continuo movimiento aleatorio. Chocan entre sí y el choque contra las paredes del recipiente determina la presión.
3. Los choques de las moléculas son elásticos; la energía se transfiere totalmente de una a otras sin pérdidas.
4. Las fuerzas de atracción entre las moléculas de un gas se consideran nulas.
5. La energía cinética media de las moléculas es directamente proporcional a la temperatura absoluta del gas.

Composición y Fórmulas Químicas

Composición Centesimal

Es el porcentaje en masa en que cada elemento contribuye a la masa total de un compuesto.

Fórmula Empírica

Indica los átomos de los elementos que forman una sustancia química y su relación más simplificada en números enteros.

Fórmula Molecular

Indica la clase y la cantidad exacta de átomos de cada elemento presente en una molécula de la sustancia.

Funcionamiento del Espectrómetro de Masas

1. La muestra en estado gaseoso se bombardea con electrones. El choque de electrones y átomos genera un haz de iones positivos.
2. Al pasar por un campo eléctrico, los iones positivos son acelerados y luego se desvían por un campo magnético, describiendo una trayectoria circular.
3. La trayectoria circular depende de la relación entre la masa y la carga (m/q). Si los iones entran con la misma velocidad al campo magnético, aquellos con mayor relación carga/masa describirán un radio menor.
4. Los iones llegan hasta un detector eléctrico que relaciona la cantidad de cada ion con la corriente que generan. De esta forma, proporciona la abundancia relativa de cada isótopo.
5. Los resultados se representan en un espectro de masas.

Disoluciones y Propiedades Físicas

Mezclas

Son sistemas materiales formados por dos o más componentes o sustancias químicas.

Concentración de una Disolución

Mide la cantidad de soluto presente en una determinada cantidad de disolución.

Solubilidad

La solubilidad de un soluto en un disolvente es la concentración de la disolución saturada en unas condiciones determinadas de presión (p) y temperatura (t). Es la cantidad máxima de soluto que se puede disolver en un disolvente.

Presión de Vapor

Es la presión que ejercen las moléculas de vapor en presencia del líquido con el que están en equilibrio. Depende exclusivamente de la temperatura (T).