Fundamentos Esenciales de Química: Composición, Leyes y Propiedades

Conceptos Fundamentales

Clasificación de la Materia

Materia Homogénea (M.HOMOG): Aquella en la que no se distinguen los componentes que la forman, ni siquiera con microscopio.

Materia Heterogénea (M.HETERO): En la que es posible observar los distintos componentes que la constituyen.

Elemento: Sustancias puras que no pueden descomponerse en otras más simples mediante procesos químicos.

Compuesto: Sustancias puras que pueden descomponerse en otras más simples mediante procesos químicos.

Leyes de las Reacciones Químicas

Ley de Lavoisier o de Conservación de la Masa: En toda reacción química, la masa total de los reactivos que reaccionan es igual a la masa total de los productos de la reacción.

Ley de Proust o de las Proporciones Definidas: La proporción entre las masas de dos o más elementos para combinar un cierto compuesto es siempre constante e independiente del procedimiento para formarlo.

Ley de Dalton o de las Proporciones Múltiples: Cuando dos elementos se combinan entre sí para formar más de un compuesto, las masas de uno que se combinan con una masa fija del otro para dar diferentes compuestos están en una relación de números enteros sencillos.

Teoría Atómica y Principio de Avogadro

Teoría Atómica:

• Elementos constituidos por átomos (partículas materiales separadas e indestructibles).
• Átomos del mismo elemento son iguales, átomos de distintos elementos son diferentes.
• Relación numérica sencilla en los compuestos.

Principio de Avogadro: Volúmenes iguales de gases distintos, medidos en condiciones de presión y temperatura iguales, contienen el mismo número de partículas.

Ley de los Volúmenes de Combinación o de Gay-Lussac: Los volúmenes de las sustancias que intervienen en una reacción química, medidos en iguales condiciones, guardan entre sí una relación de números enteros sencillos.

Masas Atómicas, Moleculares y Mol

Masa Atómica Relativa: Es la masa media de un átomo de un elemento expresada en unidades de masa atómica.

Masa Molecular Relativa: Masa media de una de sus moléculas expresada en unidades de masa atómica.

Mol: Cantidad de sustancia que contiene tantas entidades elementales como átomos hay en 12 g de carbono-12 (6.022 x 10²³).

Leyes de los Gases

Ley de Boyle-Mariotte: A temperatura constante, el producto de la presión que ejerce sobre una cantidad de gas por el volumen que ocupa es una constante (P₁V₁ = P₂V₂).

Ley de Charles y Gay-Lussac: A presión constante, el volumen que ocupa una cantidad de gas es directamente proporcional a su temperatura absoluta (V₁/T₁ = V₂/T₂).

Ley Combinada de los Gases: Para una cantidad determinada de gas, el producto de su presión por el volumen dividido por la temperatura absoluta es una constante (P₁V₁/T₁ = P₂V₂/T₂).

Mezclas de Gases y Presión Parcial

Presión Parcial: Es la que ejercería un gas si ocupase aisladamente el volumen total de la mezcla a la misma temperatura. Se calcula con la ecuación de los gases ideales: PV = nRT.

Ley de Dalton de las Presiones Parciales: La presión total de una mezcla de gases es igual a la suma de las presiones parciales de todos los gases que la componen, a la misma temperatura (P_total = P₁ + P₂ + ... + P_n). R = 0.082 atm·L·K^-1·mol^-1. Volumen molar normal (V_m) = 22.4 L/mol.

Métodos de Separación de Mezclas

Decantación: Separar dos líquidos inmiscibles o un sólido y un líquido que no se mezclan entre ellos, aprovechando la diferencia de densidades.

Filtración: Separar un sólido de un líquido no disuelto, utilizando la diferencia de tamaño de partículas.

Cristalización: Separar un sólido disuelto en un líquido, aprovechando la diferencia de volatilidad.

Destilación: Separar un líquido o un sólido disuelto en otro líquido, utilizando la diferencia en los puntos de ebullición.

Extracción con Disolventes: Separar uno de los componentes de una mezcla disolviéndolo selectivamente, aprovechando la diferencia de solubilidad en un disolvente determinado.

Cromatografía: Separar los compuestos de una mezcla que se mueven a distinta velocidad por un mismo soporte, debido a la diferencia en la retención de los componentes en una fase fija.

Unidades de Concentración

Porcentaje en masa (% masa): (masa del soluto / masa de la disolución) * 100

Porcentaje en volumen (% volumen): (volumen del soluto / volumen de la disolución) * 100

Molaridad (M): moles de soluto / litros de disolución

Molalidad (m): moles de soluto / kg de disolvente

Fracción molar (X): moles de componente / moles totales

Solubilidad: Concentración de la disolución a una temperatura determinada.

Propiedades Coligativas

Propiedades Coligativas: Propiedades de las disoluciones que varían dependiendo del número de partículas de soluto que contiene la disolución (presión de vapor, temperatura de ebullición, temperatura de congelación y presión osmótica).

Presión de Vapor: Presión que ejerce el vapor de un líquido cuando se ha alcanzado el equilibrio entre dicho líquido y su vapor, a una temperatura determinada.

Ley de Raoult: La disminución de la presión de vapor de la disolución respecto a la del disolvente es directamente proporcional a la fracción molar del soluto.

Punto de Ebullición y Congelación:

• Al añadir un soluto no volátil a un disolvente, disminuye su presión de vapor.
• Aumento Ebulloscópico: Elevación de la temperatura de ebullición.
• Descenso Crioscópico: Disminución de la temperatura de congelación.

Presión Osmótica: Presión hidrostática necesaria para detener el flujo neto de disolvente a través de una membrana semipermeable.

Método Científico

Método Científico:

• Observación
• Formulación de hipótesis
• Experimentación
• Organización de los datos experimentales en tablas y gráficos
• Extracción de conclusiones
• Elaboración de teorías