Fundamentos de Química: Conceptos Esenciales, Leyes y Modelos Atómicos

Conceptos Fundamentales de Química

Átomo

Átomo: Es la unidad más pequeña de un elemento químico que mantiene su identidad y propiedades, y que no puede dividirse mediante procesos químicos.

Molécula

Molécula: Combinación de dos o más átomos del mismo o de diferente elemento que permanecen unidos por enlaces químicos.

Propiedades Extensivas

Propiedades Extensivas: Se relacionan con la estructura externa de la materia; es decir, aquellas que se pueden medir con facilidad y que dependen de la cantidad y forma de la materia. Por ejemplo:

• Peso
• Volumen
• Longitud
• Energía potencial
• Calor

Propiedades Intensivas

Propiedades Intensivas: En cambio, tienen que ver más con la estructura interna de la materia, como:

• Temperatura
• Punto de fusión
• Punto de ebullición
• Calor específico
• Concentración
• Índice de refracción

Química y Materia

Química: Estudia los cambios de la materia. La materia ocupa un lugar en el espacio (posee masa). Ejemplos: aire, roca, árbol, agua, bacteria. No son materia: calor, luz, tiempo, sonido, fuerza magnética.

Tipos de Materia

Sustancias Puras

Sustancia Pura: Un solo tipo de molécula.

Sustancias Simples

Sustancias Simples: Solo un tipo de átomos, composición definida y constante.

Compuestos

Compuesto: Dos o más tipos de átomos.

Mezclas

Mezcla Homogénea

Mezcla Homogénea: Composición uniforme, propiedades físicas y químicas iguales en toda su extensión.

Mezcla Heterogénea

Mezcla Heterogénea: Composición no uniforme, sus componentes se ven a simple vista o se pueden separar fácilmente.

Leyes Fundamentales de la Química

• Ley de Conservación de la Materia (Lavoisier): En un cambio químico, la masa de los reactantes es igual a la masa de los productos.
• Ley de las Proporciones Definidas (Proust): La proporción en que los elementos se combinan para formar compuestos es definida y constante.
• Ley de las Proporciones Múltiples (Dalton): La masa de un elemento que se combina con otro cuando se forman dos o más compuestos está en relación de números enteros.
• Ley de Conservación de la Energía: En una reacción química o cualquier aspecto de la naturaleza, la energía no se crea ni se destruye, solo se transforma.

Conceptos Cuantitativos en Química

Densidad

Densidad: Cantidad de masa contenida en un volumen; es una propiedad intensiva.

Número de Avogadro

Número de Avogadro: Cantidad de partículas contenidas en un mol (6.02 x 10²³).

Peso Atómico

Peso Atómico: Masa contenida en 1 mol de átomos (gramos).

Peso Formular

Peso Formular: Es el peso molecular en su forma más reducida; el concepto se aplica a compuestos iónicos que forman redes de iones, más que moléculas independientes.

Modelos Atómicos

Teoría Atómica de Dalton (No Válida Actualmente)

I. Teoría de Dalton: Los elementos están formados por unidades muy pequeñas, llamadas átomos, los cuales son indivisibles. Todos los átomos de un mismo elemento son iguales y tienen las mismas propiedades físicas y químicas (diferentes elementos = diferentes átomos).

Modelo Atómico de Thomson

II. Modelo Atómico de Thomson: Estableció la existencia de los electrones.

Modelo Atómico de Rutherford

III. Modelo Atómico de Rutherford: Los protones, que constituyen la mayor parte de la masa del átomo, están en un espacio central y muy pequeño, denominado núcleo. La cantidad de protones es igual a la de electrones.

Cambios Físicos y Químicos

Cambios Físicos

• Rotura de una copa
• Todos los cambios de estado de la materia
• Cocción de una torta
• Maleabilidad (transformación en láminas metálicas) y Ductilidad (transformación en hilos o alambres) de los metales
• Fusión de cualquier metal

Cambios Químicos

• Oxidación de cualquier metal
• Transformación de átomos en iones (cationes y aniones)
• Fotosíntesis (transformación de la luz en moléculas orgánicas)
• Oxidación biológica de los alimentos (respiración celular aerobia y anaerobia)
• Combustión del papel o de un trozo de leño
• Reducción de un átomo o molécula (por ganancia o pérdida de electrones)

Cambios de Estado de la Materia

Fusión

Fusión: Paso de sólido a líquido.

Vaporización

Vaporización: Paso de líquido a gas.

Sublimación

Sublimación: Paso de sólido a gas.

Solidificación

Solidificación: Paso de líquido a sólido.

Licuación (Condensación)

Licuación (Condensación): Paso de gas a líquido.

Sublimación Inversa (Deposición)

Sublimación Inversa (Deposición): Paso de gas a sólido.