Conceptos y leyes fundamentales de la química: sustancias, iones y el mol

Conceptos y leyes fundamentales de la química

Sustancia pura: es una forma de materia que tiene una composición constante o definida y propiedades distintivas, y que no se puede separar en otras sustancias sin perder sus propiedades. Ejemplos son el oro y el agua. Se pueden clasificar en elementos y compuestos.

Elemento

Elemento o sustancia pura simple: son aquellas que no pueden descomponerse en otras sustancias más simples mediante procesos químicos. Ejemplos: el oro, la plata, el oxígeno.

Compuesto

Compuesto: aquellas sustancias puras que pueden descomponerse en otras más simples mediante procesos químicos. Por ejemplo, el agua, por electrólisis se descompone en oxígeno e hidrógeno (sustancias simples o elementos).

Propiedades físicas

Propiedades físicas: son aquellas que presenta la materia sin cambiar su composición. Ejemplos: la dureza, la solubilidad, el color, el punto de fusión. Pueden ser:

• Propiedades extensivas: son propiedades de la materia que dependen de la cantidad de materia presente (dependen de la masa). Ejemplos: el volumen o la energía cinética.
• Propiedades intensivas: son aquellas que no dependen de la cantidad de materia presente. Ejemplos: la temperatura, la densidad.

Propiedades químicas

Propiedades químicas: son aquellas que presenta la materia cuando cambia su composición mediante una reacción química. Ejemplos: la combustión o la reacción con ácidos.

Reacción química

Reacción química: es la transformación de unas sustancias iniciales, llamadas reactivos, en otras de composición y propiedades diferentes, los productos.

Leyes ponderales

Las leyes ponderales son las que se refieren a la masa en las reacciones químicas. Entre ellas se incluyen:

1. Ley de Lavoisier o de la conservación de la masa (1789)

   En toda reacción química, la masa total de las sustancias que reaccionan es igual a la masa total de los productos formados en la reacción.

2. Ley de Proust o de las proporciones constantes (1799)

   Muestras diferentes de un mismo compuesto puro siempre contienen los mismos elementos en una relación de masas constante, independientemente del proceso seguido en su preparación.

3. Ley de Dalton o de las proporciones múltiples (1802)

   Las masas de un mismo elemento que se combinan con una masa fija de otro elemento para formar compuestos diferentes se encuentran en una relación de números enteros sencillos.

4. Ley de Richter o de las proporciones equivalentes (1802)

   Las masas de distintos elementos que se combinan con una masa dada de otro elemento indican la relación de masas en que se combinan cuando reaccionan entre ellos, presentando múltiplos o submúltiplos sencillos.

   De esta ley se deduce el concepto de masa equivalente o equivalente-gramo: la masa de un elemento que se combina con 8,0 gramos de oxígeno o con 1,00 gramos de hidrógeno.

   También puede enunciarse así: cuando dos elementos se combinan, lo hacen en cantidades iguales a sus masas equivalentes o proporcionales a ellas.

Ley de los volúmenes de combinación o ley de Gay-Lussac (1808)

A temperatura y presión constantes, los volúmenes de los gases que intervienen, como reactivos o como productos, en una reacción química guardan entre sí una relación de números enteros sencillos.

Iones

Iones: especies químicas dotadas de carga eléctrica, constituidas por uno o varios átomos iguales o diferentes. Los iones con carga negativa se llaman aniones y los que tienen carga positiva se llaman cationes.

Teoría de Dalton

Teoría atómica de Dalton: la materia está constituida, en su forma más elemental, por átomos que pasan íntegramente de unas sustancias a otras. Dalton consideró que los átomos eran esferas macizas (no conocía la existencia de protones, electrones y neutrones). Con su teoría explicó las leyes ponderales, aunque no las volumétricas.

Hipótesis de Avogadro

Hipótesis de Avogadro: volúmenes iguales de gases, medidos en las mismas condiciones de presión y temperatura, contienen el mismo número de moléculas.

Número de Avogadro

Número de Avogadro: es el número de entidades elementales (átomos, moléculas, iones, electrones, etc.) que hay en un mol. Su valor es aproximadamente 6,02214076 × 10²³.

Mol

Mol: unidad de cantidad de sustancia correspondiente al número de Avogadro de la entidad considerada. Así, un mol de átomos de oro correspondería a 6,02214076 × 10²³ átomos de oro. Si se trata de un mol de ácido sulfúrico, correspondería a 6,02214076 × 10²³ moléculas de ácido sulfúrico. La masa correspondiente a un mol de átomos o de moléculas es igual a la masa atómica o molecular expresada en gramos.

Por extensión, un mol de iones, electrones, etc., será el número de Avogadro, 6,02214076 × 10²³, de iones, electrones, etc.