Conceptos Fundamentales de Química: Materia, Propiedades y Transformaciones

¿Qué es la Materia?

Materia: Es todo aquello que nos rodea, ocupa un lugar en el espacio y tiene masa.

Estados de la Materia

• Estado sólido: Tiene forma y volumen propio. Los sólidos son rígidos y muy poco compresibles.
• Estado líquido: No tiene forma propia, pues se amolda a la forma del recipiente que los contiene, pero tienen volumen propio y son poco compresibles.
• Estado gaseoso: No tiene forma propia, se amolda a la forma del recipiente que los contiene. El volumen depende de la presión y son compresibles.

Propiedades Generales de la Materia

Masa: Es la magnitud física que expresa la cantidad de materia que tiene un cuerpo.

Volumen: Es el espacio que ocupa un material en cualquier estado físico.

Temperatura: Es la medida del grado de calor que tiene un cuerpo y está asociada al movimiento de las partículas que conforman la materia de dicho cuerpo.

Propiedades Específicas o Características de la Materia

Se definen como aquellas propiedades que sí permiten identificar un material y diferenciarlo de otro, porque no dependen de la cantidad de material analizado, sino de su naturaleza química.

• Punto de fusión: Es la temperatura que necesita un cuerpo para pasar de estado sólido a líquido.
• Punto de ebullición: Es la temperatura necesaria para que un cuerpo pase de estado líquido a gaseoso.
• Densidad: La densidad relaciona la masa y el volumen de un cuerpo. Se define como la cantidad de masa de una sustancia que equivale a una unidad de volumen.
• Solubilidad: Se define como la propiedad que expresa la capacidad de una sustancia (soluto) para disolverse en una cantidad de solvente a una temperatura determinada.

Propiedades No Características de la Materia

Son aquellas que no dependen de la naturaleza química del material y no permiten diferenciarlo de otros (por ejemplo, masa o volumen por sí solos).

Mezclas

Mezcla: Es la unión de dos o más sustancias donde cada una mantiene sus propiedades.

Mezclas Homogéneas

Son aquellas en las cuales se observa una sola fase. Sus componentes no se distinguen a simple vista.

• Coloides: Son mezclas homogéneas cuyas partículas dispersas miden menos de 10⁻⁹ cm (nota: esta medida es extremadamente pequeña, usualmente los coloides tienen partículas entre 1 nm y 1 µm) y no pueden observarse ni con un ultramicroscopio (se dispersan la luz - efecto Tyndall).

Técnicas de Separación para Mezclas Homogéneas

• Destilación: Técnica utilizada para separar mezclas de líquidos con diferentes puntos de ebullición.
• Evaporación: Se utiliza para separar un sólido disuelto en un líquido, evaporando el líquido.

Mezclas Heterogéneas

Son aquellas en las cuales se observan dos o más fases. Sus componentes se distinguen fácilmente.

• Groseras: Sus componentes son de gran tamaño y fácilmente distinguibles.
• Suspensión: Es aquella donde un sólido finamente dividido se encuentra suspendido en un líquido, y tiende a sedimentar (bajar) con el tiempo.

Técnicas de Separación para Mezclas Heterogéneas

• Imantación: Consiste en separar un material magnético de otro que no lo es, utilizando un imán.
• Filtración: Aquí se separa un sólido insoluble de un líquido haciéndolo pasar a través de un filtro.
• Decantación: Consiste en separar líquidos inmiscibles (que no se mezclan) de diferente densidad, dejando reposar la mezcla y separando las capas.

Soluciones

Solución: Es una mezcla homogénea formada por un soluto (sustancia que se disuelve) y un solvente (sustancia que disuelve).

Materiales

Materiales: Son las diversas formas en las cuales se presenta la materia para ser utilizada.

Propiedades Atómicas

Radio atómico: Es la mitad de la distancia entre dos núcleos de dos átomos adyacentes del mismo elemento.

Electronegatividad: Es la capacidad de un átomo para atraer hacia sí los electrones de un enlace químico.

Reacciones Químicas

Rapidez de una reacción: Se define como el cambio en la cantidad o concentración de los reactivos o los productos respecto del tiempo; es decir, la rapidez con la que se consumen los reactivos y se forman los productos.

Reacción química: Es la transformación de unas sustancias (reactivos) en otras (productos) con propiedades diferentes.

Cambio químico: Es un proceso donde se altera la estructura interna y la composición de la materia (las moléculas cambian).

Tipos de Compuestos Químicos

Sales

Son compuestos que resultan típicamente de la reacción de un ácido con una base. También pueden obtenerse por la unión de:

• Metal + No Metal → Sal Binaria (o Haloidea)
• Metal + No Metal + Oxígeno → Oxisal

Oxisales: Sales que contienen oxígeno en su anión (proveniente de un oxácido).

Ácidos

Son compuestos que, en disolución acuosa, liberan iones hidrógeno (H⁺). Se pueden obtener de:

• Óxido no metálico + Agua → Oxácido

Hidrácido: Ácido que no contiene oxígeno, formado por hidrógeno y un no metal (ej. HCl).

Oxácidos: Ácido que sí contiene oxígeno en su molécula (ej. H₂SO₄).

Enlace Químico

Enlace químico: Son las fuerzas que mantienen unidos los átomos, iones o moléculas para formar compuestos químicos.

Tipos Principales de Enlaces

• Enlace iónico: Es aquel que se da generalmente entre un átomo metálico (que cede electrones) y un átomo no metálico (que acepta electrones), formando iones de carga opuesta que se atraen electrostáticamente.
• Enlace covalente: Es aquel enlace que se forma generalmente entre dos átomos no metálicos. Aquí se comparten electrones para alcanzar una configuración electrónica estable.
  • Polar: Se da entre dos átomos no metálicos diferentes (con distinta electronegatividad), resultando en una distribución desigual de la carga electrónica.
  • No polar: Es aquel que se da entre dos átomos no metálicos iguales (con la misma electronegatividad), resultando en una distribución equitativa de la carga electrónica.

Enlace Covalente según los Electrones Compartidos

• Sencillo: Los átomos comparten 1 par de electrones (2 electrones en total).
• Doble: Los átomos comparten 2 pares de electrones (4 electrones en total).
• Triple: Los átomos comparten 3 pares de electrones (6 electrones en total).