Conceptos Fundamentales de Química: Reacciones, Estequiometría y Soluciones

Tipos de Reacciones Químicas Fundamentales

Reacción de Composición o Síntesis

Es la unión de dos o más especies químicas para formar un solo producto.
Fórmula general: (A + B → AB)
Ejemplos:

• H₂ + OH⁻ → H₂O
• 2H₂ + O₂ → 2H₂O

Reacción de Descomposición o Disociación

Es el desdoblamiento de una especie química en dos o más productos más simples.
Fórmula general: (AB → A + B)
Ejemplo: 2KClO₃ → 2KCl + 3O₂

Reacción de Sustitución Simple o Desplazamiento

Es aquella en la cual los átomos de un elemento desplazan, en un compuesto, a los átomos de otro elemento.
Fórmula general: (A + BC → AC + B)
Ejemplo: Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂↑

Reacción de Doble Descomposición o Doble Sustitución

Es una reacción de intercambio iónico entre dos compuestos, donde los iones positivos y negativos se intercambian para formar dos nuevos compuestos.
Fórmula general: A⁺B⁻ + C⁺D⁻ → A⁺D⁻ + C⁺B⁻
Ejemplo: HCl + NaOH → NaCl + H₂O

Reacción de Sustitución Simple o Desplazamiento

Es aquella en la cual los átomos de un elemento desplazan, en un compuesto, a los átomos de otro elemento.
Fórmula general: A + BC → AC + B
Ejemplo: Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂↑

Conceptos Fundamentales de Química

El Mol y Unidades Relacionadas

El Mol

El mol es la unidad que mide la cantidad de sustancia. Se aplica a cualquier sustancia (elemento químico, compuesto o material) y a sus partículas constituyentes: átomos, moléculas, iones, electrones, radicales u otras partículas.

Átomo Gramo

Es el peso atómico de un elemento expresado en gramos.

Mol-Gramo

Es el peso molecular de una sustancia expresado en gramos, que contiene el número de Avogadro de moléculas.

Volumen Molar Estándar

Es el volumen que ocupa un mol de un gas en condiciones normales de temperatura y presión (CNTP), y es igual a 22.4 L/mol.
Condiciones Normales de Temperatura y Presión (CNTP):

• Temperatura: 0°C (273.15 K)
• Presión: 1 atm (760 mmHg)

Principios de Estequiometría y Leyes Ponderales

Estequiometría

Es la rama de la química que estudia las relaciones cuantitativas de las sustancias que participan en una reacción química.

Leyes Ponderales

Ley de las Proporciones Definidas (o Constantes)

Establece que la relación en peso de dos o más elementos que se unen para formar un compuesto químico definido es siempre constante.

Ley de las Proporciones Múltiples

Cuando un elemento A se combina con otro B en diferentes proporciones para formar dos o más compuestos, los pesos del elemento A que se combinan con un peso fijo del elemento B guardan entre sí una relación de números enteros sencillos.

Ley de las Proporciones Recíprocas

Cuando dos elementos A y B se combinan separadamente con un peso fijo de un tercer elemento C, los pesos relativos con los cuales A y B se combinan entre sí son los mismos con los que se combinaron con C, o bien múltiplos o submúltiplos de estos.

Ley de Conservación de la Masa (Ley de Lavoisier)

En todos los fenómenos químicos, la masa total de las sustancias que intervienen en una reacción permanece constante.

Ley de las Combinaciones Gaseosas (Ley de Gay-Lussac)

La relación de los volúmenes de las sustancias gaseosas que participan en una transformación química se expresa mediante números enteros sencillos.

Soluciones Químicas y Reacciones Específicas

Soluciones Químicas

Definición de Solución, Soluto y Solvente

Una solución es una mezcla homogénea de dos o más sustancias. La sustancia disuelta se denomina soluto, y generalmente está presente en menor cantidad en comparación con la sustancia donde se disuelve, denominada solvente. La concentración de las soluciones se puede expresar de diversas maneras, como:

• Porcentaje en peso (% p/p)
• Porcentaje en volumen (% v/v)
• Porcentaje peso/volumen (% p/v)
• Fracción molar (Xᵢ)
• Molaridad (M)
• Molalidad (m)
• Normalidad (N)
• Formalidad (F)

Propiedades de las Soluciones

• Su composición química es variable.
• Las propiedades químicas de los componentes de una solución no se alteran.
• Las propiedades físicas de la solución son diferentes a las del solvente puro: la adición de un soluto a un solvente aumenta su punto de ebullición, disminuye su punto de congelación y la presión de vapor de este soluto.

Factores que Afectan la Solubilidad

Los principales factores que afectan la solubilidad son: superficie de contacto, agitación, temperatura y presión.

Reacciones Químicas Específicas

Neutralización

Reacción de un ácido y una base para formar sal y agua; son generalmente exotérmicas.

Reacciones de Óxido-Reducción (Redox)

Son aquellas en las que un átomo de un elemento pierde electrones y otro los gana.

• Oxidación: Pérdida de electrones de valencia por parte de un átomo.
• Reducción: Ganancia de electrones por parte de un átomo.

Estado de Oxidación

Es el número de electrones que un átomo puede ganar, perder o compartir cuando forma un compuesto, representando su nivel de oxidación o reducción.