Fundamentos de Química: Enlace Químico, Soluciones y Ácidos-Bases Esenciales

Enlace Químico: Formación de Compuestos Estables

El enlace químico es la fuerza que mantiene unidos a los átomos para formar compuestos estables.

Enlaces Interatómicos

• Enlace Iónico

  Fuerza de atracción electrostática entre un ion positivo (catión) y otro negativo (anión). Ocurre típicamente entre un metal y un no metal. Los compuestos iónicos forman redes cristalinas.

• Enlace Covalente Apolar (Sin Polos)

  Se forma entre átomos con electronegatividad similar. Comparten electrones de manera equitativa para adquirir la estabilidad de un gas noble (cumpliendo la regla del octeto). Forman moléculas y son enlaces fuertes y difíciles de romper.

• Enlace Covalente Polar

  Se produce entre átomos con una electronegatividad desigual. Los electrones compartidos pasan un mayor tiempo alrededor del átomo con mayor afinidad electrónica, generando polos parciales. Forman moléculas y son enlaces fuertes y difíciles de romper.

• Enlace Metálico

  Es la fuerza de atracción entre un gran número de iones positivos (cationes metálicos) que se mantienen unidos formando una red cristalina tridimensional, inmersos en una "nube" o "mar" de electrones de valencia deslocalizados.

Enlaces Intermoleculares

• Puentes de Hidrógeno

  Se establecen cuando un átomo de hidrógeno, unido covalentemente a un átomo muy electronegativo (como F, O, N), se encuentra entre otros dos átomos altamente electronegativos.

• Interacción Ion-Dipolo

  Se produce entre un ion de una sustancia y los polos de moléculas polares.

• Interacción Dipolo-Dipolo

  Se genera una atracción entre el polo positivo de una molécula polar y el polo negativo de otra molécula polar. Las moléculas se ordenan de manera que la repulsión sea mínima.

• Fuerzas de Van der Waals (Fuerzas de Dispersión de London)

  Se producen debido a desequilibrios temporales en la distribución de electrones dentro de los átomos o moléculas, generando dipolos instantáneos que inducen dipolos en moléculas vecinas, resultando en atracciones débiles.

Clasificación de la Materia: Sustancias Puras y Mezclas

Sustancias Puras

• Elemento

  Compuesto por átomos iguales. No se puede descomponer en sustancias más simples por métodos químicos.

• Compuesto

  Formado por átomos de diferentes elementos unidos químicamente en proporciones fijas. Se puede descomponer en sustancias más simples por métodos químicos.

Sustancias Impuras (Mezclas)

• Mezcla Homogénea

  Sus componentes no se distinguen a simple vista y presentan una composición uniforme en toda la muestra.

• Mezcla Heterogénea

  Sus componentes se distinguen a simple vista y presentan una composición no uniforme.

Soluciones Químicas

En una solución, el soluto es la sustancia dispersa (en menor proporción) y el solvente es la sustancia dispersante (en mayor proporción).

Solubilidad

Indica la máxima cantidad de una sustancia (soluto) que es posible disolver en una cantidad dada de solvente a una temperatura específica.

Factores que Afectan la Solubilidad

• La temperatura
• El tipo de solvente y soluto
• El estado físico del soluto o solvente

Unidades de Concentración

• Porcentaje en Masa (% m/m)

  Expresa los gramos de soluto presentes en 100 gramos de solución.

• Molaridad (M)

  Define los moles de soluto disueltos en 1 litro de solución.

• Molalidad (m)

  Define los moles de soluto disueltos en 1 kilogramo de solvente.

Propiedades Coligativas

Las propiedades coligativas son aquellas que dependen únicamente del número de partículas de soluto disueltas en una cantidad dada de solvente, y no de la naturaleza química del soluto.

• Descenso de la Presión de Vapor

  La presión de vapor (Pv) es la tendencia de las moléculas a escapar de la superficie del líquido. A mayor presión de vapor, menor fuerza intermolecular. La adición de un soluto no volátil disminuye la presión de vapor del solvente.

• Aumento del Punto de Ebullición (Ebulloscopia)

  Una solución presenta un punto de ebullición mayor que el del solvente puro.

• Descenso del Punto de Congelación (Crioscopia)

  Una solución presenta un punto de congelación más bajo que el del solvente puro.

Ácidos y Bases

Nomenclatura de Ácidos y Bases

• Ácidos Binarios (Hidrácidos)

  De la forma HX (donde X es un halógeno del grupo 17, como HCl, HBr) o H₂Y (donde Y es un elemento del grupo 16, como H₂S).

• Ácidos Ternarios (Oxoácidos)

  De la forma HXO (formados a partir de un óxido ácido y agua, como H₂SO₄, HNO₃).

• Bases (Hidróxidos)

  De la forma M(OH)n (donde M es un metal y n es su valencia, como NaOH, Ca(OH)₂).

Definiciones de Ácidos y Bases

• Según Arrhenius

  • Ácido: Sustancia que, en solución acuosa, libera iones hidrógeno (H⁺).
  • Base: Sustancia que, en solución acuosa, libera iones hidroxilo (OH⁻).

• Según Brønsted-Lowry

  • Ácido: Especie química que dona iones hidrógeno (H⁺).
  • Base: Especie química que acepta iones hidrógeno (H⁺).
  • Cuando un ácido dona un H⁺, se convierte en su base conjugada.

Concepto de Anfótero

Una sustancia es anfótera si puede comportarse como ácido o como base, dependiendo del medio en el que se encuentre.

Características de Ácidos y Bases

• Características de los Ácidos

  • Disuelven ciertos metales, liberando hidrógeno gaseoso.
  • Conducen la electricidad en solución acuosa.
  • Son incoloros al reaccionar con indicadores de pH como la fenolftaleína.
  • Tienen sabor agrio (no se recomienda probar).

• Características de las Bases

  • Generalmente no reaccionan con metales.
  • Conducen la electricidad en solución acuosa.
  • Reaccionan con la fenolftaleína, tornándose de color fucsia.
  • Tienen sabor amargo y son resbaladizas al tacto (no se recomienda probar).