Conceptos Fundamentales de Química: Materia, Reacciones y Cálculos Esenciales

Fundamentos de Química: Materia, Cambios y Estructura Atómica

La Química es la ciencia que estudia la materia, sus cambios (tanto químicos como físicos), sus propiedades y la energía asociada.

Partículas Fundamentales de un Átomo

• Núcleo: Protones y neutrones (partículas responsables de la masa).
• Región Extranuclear: Electrones.

Propiedades de la Materia

• Propiedades Físicas: Color, olor, densidad, punto de ebullición, punto de fusión, viscosidad, etc.
• Propiedades Químicas: Ejemplo: El metano tiene la propiedad química de reaccionar con oxígeno, según la reacción química.

Clasificación de las Propiedades según su Dependencia de la Materia

• Propiedades Extensivas: Dependen de la cantidad de materia. Ejemplo: Volumen.
• Propiedades Intensivas: No dependen de la cantidad de materia. Ejemplo: Densidad, punto de ebullición.

Cambios que Presenta la Materia

• Cambio de Estado (Físico): Ocurre sin cambio alguno en la composición química.
• Cambio Químico: Para que ocurra un cambio de este tipo se necesita que:
  • Se usen una o más sustancias.
  • Se formen una o más sustancias nuevas.
  • Se absorba o libere energía.

Clasificación de la Materia

Mezclas

Sistema homogéneo o heterogéneo, formado por dos o más componentes, que se pueden separar por medios físicos.

Sustancias Puras

Sistema de un solo componente, con composición fija, que no se pueden separar por métodos físicos.

Reacciones Químicas y Conceptos Asociados

Tipos de Reacciones Químicas

• Reacciones de precipitación.
• Reacciones ácido-base.
• Reacciones de óxido-reducción (Redox).

Reacciones Redox

Es una reacción en la cual algunos átomos cambian su número de oxidación, debido a un intercambio de electrones entre ellos.

• Átomo Oxidado: Es el átomo cuyo número de oxidación ha aumentado.
• Átomo Reducido: Es el átomo cuyo número de oxidación ha disminuido.
• Agente Oxidante: Es el reactante que contiene el átomo reducido y es la especie que gana electrones.
• Agente Reductor: Es el reactante que contiene el átomo oxidado y es la especie que pierde electrones.

Reglas para la Asignación de Estados de Oxidación

1. Con los elementos libres, o sea, no combinados con otros elementos, cada átomo tiene un estado de oxidación de cero.
2. Para los iones monoatómicos, el estado de oxidación es igual a la carga del ión.
3. El estado de oxidación del oxígeno en todos los compuestos es -2, con excepción del agua oxigenada (peróxidos).
4. El estado de oxidación del hidrógeno en todos sus compuestos es +1, excepto en aquellos compuestos binarios con metales (hidruros metálicos).
5. El flúor tiene estado de oxidación -1 en todos sus compuestos. Los otros elementos del grupo 7A tienen estados de oxidación de -1.
6. En una molécula neutra, la suma de los estados de oxidación de todos los átomos debe ser igual a cero. En un ión molecular, la suma de los estados de oxidación de todos los elementos debe ser igual a la carga del ión.

Conceptos Cuantitativos en Química

Masa Atómica

Es la masa de un átomo, medida en UMA (Unidades de Masa Atómica).

Masa Molecular

(Peso Molecular) Es la masa de una molécula, expresada en UMA.

Masa Molar

Es la masa atómica o masa molecular expresada en gramos.

Mol

Un mol es la cantidad de una sustancia que contiene tantas partículas (átomos, iones o moléculas) como el número de átomos presentes en 12 gramos de carbono-12, siendo también una medida del número de partículas.

Número de Avogadro (NA)

Es una constante cuyo valor es 6.022 x 10²³ partículas (átomos, iones o moléculas).

Composición Centesimal

La composición centesimal de un compuesto indica el porcentaje en que se encuentra cada elemento que lo forma.