Conceptos Fundamentales de Química: Desde la Teoría Atómica hasta la Contaminación

Leyes Ponderales

Ley de Lavoisier: La masa de un sistema permanece invariable cualquiera que sea la transformación que tenga lugar dentro de él.

Ley de las Proporciones Múltiples de Dalton: Las cantidades de un mismo elemento que se combinan con una cantidad fija de otro para formar compuestos diferentes están en una relación de números naturales sencillos.

Teoría Atómica de Dalton

1. La materia está formada por partículas indivisibles llamadas átomos.
2. Los átomos son invariables e inmutables.
3. Todos los átomos de un mismo elemento son iguales tanto en masa como en propiedades químicas.
4. Los átomos de diferentes elementos tienen masas distintas y propiedades químicas diferentes.
5. Cuando dos o más átomos de distintos elementos se combinan para formar un mismo compuesto, lo hacen en relación de números enteros sencillos.
6. En las reacciones químicas, los átomos ni se crean ni se destruyen, solo cambia la distribución.

Isótopos

Son átomos de un mismo elemento, es decir, son átomos con igual número de protones pero con distinto número de neutrones y, por ello, distinto número másico.

Modelo Atómico de Bohr

1. El electrón solo se mueve en órbitas circulares permitidas, órbitas estacionarias, en las que no se emite energía (1, 2, ..., 7).
2. Cada órbita tiene un valor de energía (E1, E2, ..., E7). Cuando un electrón cae de una órbita a otra, lo hace emitiendo energía.

Configuración electrónica: 1s², 2s², 2p⁶, 3s², 3p⁶, 4s², 3d¹⁰, 4p⁶, 5s², 4d¹⁰, 5p⁶, 6s², 4f¹⁴

Propiedades Periódicas

Volumen Atómico

Volumen que ocupa un mol. Disminuye según bajamos en el grupo y aumenta en el período hasta el grupo 13 y luego disminuye.

Energía de Ionización

Es la energía necesaria para arrancar un electrón de un átomo en estado gaseoso y convertirlo en un catión. Disminuye en el grupo y aumenta en el período.

Afinidad Electrónica

Es la energía que se desprende cuando un átomo gaseoso capta un electrón y se convierte en un ion negativo (anión). Disminuye en el grupo y aumenta en el período.

Electronegatividad

Es la tendencia que tiene un átomo para atraer hacia sí el par de electrones de un enlace. Disminuye en el grupo y aumenta en el período.

Carácter Metálico

Un metal es un elemento que cede fácilmente electrones. Aumenta en el grupo y disminuye en el período (S y P).

Enlace Químico

Es una fuerza que actúa entre 2 átomos o dos grupos de átomos para mantenerlos unidos, formando especies diferentes y estables.

Tipos de Enlaces

• Covalente: Entre elementos no metálicos (tendencia a compartir electrones). Pueden ser moleculares o cristalinos (como el carbono).
• Iónico: Entre un metal y un no metal (electronegatividades muy distintas). El metal cede electrones y el no metal los recibe.
• Metálico: Entre dos metales.

Reacción Química

Es un proceso en el que los átomos, moléculas o iones de una sustancia se transforman en átomos, moléculas o iones de otras sustancias diferentes. A + B -> C + D. Pueden ser reversibles o irreversibles.

Disoluciones

Una disolución es una mezcla homogénea de dos o más sustancias y cuya composición puede variarse.

Solubilidad de un soluto en un disolvente es la cantidad máxima de soluto que puede disolverse en un volumen determinado de disolvente.

Formas de expresar la concentración

• Molaridad: Número de moles de soluto que hay por cada litro de disolución.
• Normalidad: Número de equivalentes de soluto que hay por cada litro de disolución.
• Molalidad: Número de moles de soluto que hay por cada 1000 g de disolvente.
• Fracción Molar: Es la relación entre el número de moles de soluto y el total de moles de la disolución.
• Porcentaje en Peso: Número de gramos de soluto que hay por cada 100 g de disolución.

Ósmosis

Membranas que permiten el paso a su través de las pequeñas moléculas de disolvente pero se lo impiden a las de soluto.

Coloides

Mezclas cuyas partículas son de tamaño intermedio entre unas y otras. Ejemplos: leche, sangre.

Propiedades Físicas y Químicas del Agua

• Disolvente: Disolvente polar.
• Polaridad: Muy dipolar.
• Cohesión: Las moléculas de agua se atraen a sí mismas, formando gotas.
• Adhesión: Se adhieren a otras superficies, propiedad de mojar.
• Tensión Superficial: Gran atracción entre sus moléculas en la superficie.
• Acción Capilar: Ascenso o descenso de un líquido por un tubo.
• Calor Específico: Puede absorber grandes cantidades de calor, la temperatura se eleva lentamente.
• Temperatura de Fusión y Evaporación: 0 ºC y 100 ºC.
• Densidad: La densidad es muy estable y tiene pocas variaciones (máxima a 4 ºC).
• Cristalización: Hielo.

Contaminantes del Agua

1. Microorganismos patógenos.
2. Desechos orgánicos.
3. Sustancias químicas inorgánicas.
4. Nutrientes vegetales inorgánicos.
5. Compuestos orgánicos.
6. Sedimentos y materiales suspendidos.
7. Sustancias radiactivas.
8. Contaminación térmica.

Estructura de la Atmósfera

• Troposfera: 0-8/16 km, hasta -70 ºC.
• Estratosfera: 8/16-50 km, hasta 17 ºC.
• Mesosfera: 50-80/85 km, hasta -70 ºC.
• Termosfera o Ionosfera: 80/85-500 km, hasta 1500 ºC.
• Exosfera: 500-1500/2000 km.