Conceptos Fundamentales de Química: Materia, Átomos y Mezclas

Sustancias Puras y Mezclas

Sustancias Puras

Una sustancia pura es aquella que mantiene una composición constante sin importar las condiciones físicas en las que se encuentre. Sin embargo, las sustancias puras pueden descomponerse en sustancias más simples. Se clasifican en dos tipos:

• Elementos: Sustancias puras que no se pueden dividir en otras más simples. Están formados por átomos del mismo tipo. Ejemplo: bolas del mismo color separadas.
• Compuestos: Sustancias puras que se pueden descomponer en elementos. Están formados por átomos de diferentes tipos unidos químicamente en proporciones fijas. Ejemplo: diferentes colores en grupos iguales.

Mezclas

Una mezcla está formada por dos o más sustancias puras que se pueden separar mediante procedimientos físicos. Se clasifican en dos tipos:

• Mezclas heterogéneas: Se pueden distinguir los componentes a simple vista. Ejemplo: diferentes colores mezclados.
• Mezclas homogéneas: No se pueden distinguir los componentes a simple vista, se requiere el uso de instrumentos. Las disoluciones son un tipo de mezcla homogénea que no dispersa la luz. Ejemplo: agua con azúcar.

Separación de Mezclas

Existen diversos métodos para separar los componentes de una mezcla, cada uno basado en una propiedad física específica:

• Criba: Separa sólidos de diferente tamaño (propiedad: tamaño de partícula). Ejemplo: arena y grava.
• Filtración: Separa un sólido insoluble de un líquido (propiedad: solubilidad). Ejemplo: filtrar una mezcla de agua y arena.
• Cristalización: Separa un sólido disuelto en un líquido mediante la evaporación del disolvente (propiedad: evaporación). Ejemplo: obtener cristales de sal a partir de agua salada.
• Separación magnética: Separa un componente metálico de una mezcla usando un imán (propiedad: magnetismo).
• Decantación: Separa dos líquidos inmiscibles de diferente densidad (propiedad: densidad). Ejemplo: separar agua y aceite.
• Destilación: Separa dos líquidos miscibles con diferentes puntos de ebullición (propiedad: punto de ebullición). Ejemplo: separar alcohol y agua.
• Cromatografía: Separa los componentes de una mezcla homogénea.

Disoluciones

Una disolución es una mezcla homogénea de dos o más componentes. Se compone de:

• Disolvente: Componente presente en mayor proporción.
• Soluto: Componente presente en menor proporción.

Concentración de Disoluciones

Existen diferentes formas de expresar la concentración de un soluto en una disolución:

• % masa del soluto: (masa del soluto / masa de la disolución) x 100
• % volumen del soluto: (volumen del soluto / volumen de la disolución) x 100
• Concentración en masa del soluto: masa del soluto / volumen de la disolución

Estructura Atómica

Teoría Atómica de Dalton

John Dalton propuso que la materia está formada por átomos indivisibles. Aunque esta idea fue revolucionaria, posteriormente se descubrió que los átomos sí se pueden dividir en partículas subatómicas.

Partículas Subatómicas

• Electrón: Partícula con carga eléctrica negativa (-1,6 x 10^-19 C) y masa de 9,11 x 10^-31 Kg.
• Protón: Partícula con carga eléctrica positiva (+1,6 x 10^-19 C) y masa de 1,673 x 10^-27 Kg.
• Neutrón: Partícula sin carga eléctrica y con una masa similar a la del protón.

Los átomos son eléctricamente neutros porque tienen el mismo número de protones y electrones. Si un átomo gana o pierde electrones, se convierte en un ion con carga positiva o negativa, respectivamente.

Isótopos

Los isótopos son átomos del mismo elemento (mismo número de protones) que difieren en el número de neutrones. Esto significa que tienen el mismo número atómico (Z) pero diferente número másico (A).

Modelos Atómicos

• Modelo de Rutherford: Propuso que el átomo tiene un núcleo pequeño y denso con carga positiva, rodeado por electrones que giran alrededor del núcleo.
• Modelo de Bohr: Refinó el modelo de Rutherford al proponer que los electrones giran alrededor del núcleo en órbitas circulares específicas con niveles de energía definidos.
• Modelo actual (Modelo cuántico): Describe los electrones en términos de orbitales, regiones del espacio donde existe una alta probabilidad de encontrar un electrón.