Fundamentos de Química y Física: Conceptos Clave y Procesos
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1. Cambios Físicos vs. Químicos
- Físicos: La sustancia NO cambia su naturaleza (su fórmula es la misma).
- Ejemplos: Cambios de estado (hielo → agua), dilatación (el hierro se estira con calor), mezclas (arena + sal), fragmentación (romper un cristal).
- Químicos: La sustancia SÍ cambia (se rompen enlaces y se crean otros).
- Ejemplos: Oxidación (hierro → óxido), combustión (quemar madera), electrólisis (separar el agua en H₂ y O₂).
2. Separación de Mezclas
| Método | Tipo de Mezcla | ¿Cómo funciona? |
|---|---|---|
| Filtración | Heterogénea (Sólido + Líquido) | Un filtro retiene el sólido (arena y agua). |
| Decantación | Heterogénea (Líquidos inmiscibles) | Por densidad, el más pesado cae (aceite y agua). |
| Separación Magnética | Heterogénea | Un imán atrae metales ferromagnéticos (hierro). |
| Cristalización | Homogénea (Sólido disuelto) | Se evapora el líquido lentamente hasta que el sólido forma cristales. |
| Destilación | Homogénea (Líquidos con distinto p. ebullición) | Se calienta y se condensa el vapor (alcohol y agua). |
| Cromatografía | Homogénea | Las sustancias se mueven a distinta velocidad por un papel. |
3. La Reacción Química
Una reacción es un proceso donde unas sustancias (Reactivos) se transforman en otras (Productos) porque sus átomos se reorganizan.
- Teoría de Colisiones: Para que los reactivos reaccionen, sus partículas deben chocar de forma eficaz.
- Choque Eficaz: Necesita dos cosas:
- Energía suficiente: Para romper los enlaces antiguos.
- Orientación adecuada: Para que los átomos se unan correctamente.
- Ejemplo del Agua: 2H₂ + O₂ → 2H₂O. Se rompen las moléculas de hidrógeno y oxígeno para formar moléculas de agua.
4. Reacciones de Interés: Oxidación y Combustión
- Oxidación: Una sustancia reacciona con el oxígeno del aire.
- Ejemplo: El hierro se oxida y forma óxido de hierro.
- Protección: El acero inoxidable es una mezcla (aleación) de hierro y carbono que resiste la oxidación.
- Combustión: Es una oxidación muy rápida que desprende mucha energía (calor y luz).
5. Obtención de Metales
Los metales no suelen estar libres en la naturaleza, hay que extraerlos de minerales:
- Aluminio: Se saca de la bauxita mediante electrólisis.
- Hierro: Se saca de la pirita calentándola con carbón en un alto horno.
6. Factores que cambian la Velocidad de Reacción
¿Cómo hacemos que una reacción vaya más rápido?
- Temperatura: Al calentar, las partículas se mueven más y chocan más veces y con más fuerza (ej: cocinar en olla a presión).
- Concentración: Si hay más reactivos en el mismo espacio, es más probable que choquen entre ellos (ej: usar detergente concentrado).
- Superficie de contacto: Si el sólido está troceado o en polvo, hay más "sitio" para que el otro reactivo choque (ej: la carne picada se hace antes que un trozo grande).
- Catalizadores: Sustancias que "ayudan" a la reacción a ir rápido sin gastarse. En nuestro cuerpo se llaman enzimas.
7. Conceptos de Física: Movimiento
7.1. Sistema de Referencia
Es el lugar (punto fijo), conjunto de ejes o convenciones que utilizamos para medir la posición de un objeto y saber si se mueve o no.
7.2. Trayectoria
Es la línea imaginaria que describe un cuerpo al desplazarse. Es el "dibujo" o el camino que dejas atrás.
- Tipos: Puede ser rectilínea (una línea recta), curvilínea (una curva), circular, etc.
7.3. Distancia Recorrida
Es la longitud total de la trayectoria seguida por el objeto. Es un valor escalar (un número), siempre positivo y suma cada paso que das.
7.4. Desplazamiento
Es la línea recta que une el punto de partida con el punto de llegada. No le importa el camino que hayas tomado, solo dónde empezaste y dónde terminaste.
7.5. Fórmulas
Desplazamiento: d = Xfinal - Xinicial
Velocidad: v = (posición final - posición inicial) / tiempo = espacio recorrido / tiempo
Aceleración: a = (velocidad final - velocidad inicial) / tiempo
Unidad de velocidad: v = e / t = m / s