Fundamentos de la Química: Leyes Ponderales y Teoría Atómico-Molecular

Leyes Fundamentales de la Química

3.1 Ley de Conservación de la Masa

La Ley de la Conservación de la Masa establece que en toda reacción química la masa de las sustancias que reaccionan es igual a la masa de las sustancias que se forman.

3.2 Ley de las Proporciones Definidas

La Ley de las Proporciones Definidas dice que cuando dos o más elementos se combinan para formar un compuesto, la relación entre sus masas es constante.

3.3 Ley de los Volúmenes de Combinación

Según la Ley de los Volúmenes de Combinación, cuando los gases se combinan para obtener compuestos también gaseosos, sus respectivos volúmenes guardan una proporción de números enteros sencillos, siempre que se midan en iguales condiciones de presión y temperatura.

3.4 Ley de Avogadro y Concepto de Mol

En 1811, Amedeo Avogadro (1776-1856) partió de dos ideas fundamentales:

• En volúmenes iguales de distintos gases, a la misma presión y temperatura, existe el mismo número de partículas.
• Las últimas partículas de los elementos gaseosos no son átomos sino agregados de átomos iguales a los que llamó moléculas.

Un mol es la cantidad de sustancia que contiene tantas partículas (átomos, moléculas, iones) como el número de átomos que hay en 12 g de carbono-12, es decir, $6,022 \times 10^{23}$ átomos. Este valor se conoce como el Número de Avogadro ($N_A$).

Una ecuación química consta de dos miembros separados por una flecha ($\rightarrow$), que indica el sentido en que se produce la reacción.

Teoría Atómico-Molecular y Cinética Química

5.1 Teoría Atómico-Molecular

Esta teoría postula lo siguiente:

• Las sustancias simples están formadas por átomos simples.
• Todos los átomos de un mismo elemento son iguales entre sí.
• Las sustancias compuestas resultan de la unión de átomos de sustancias simples diferentes.
• Una reacción química consiste en la unión o separación de átomos.

Relación con las leyes ponderales:

1. Ley de Conservación de la Masa: Los átomos son los mismos, antes y después de producirse la reacción, luego la masa es la misma.
2. Ley de las Proporciones Definidas: Las masas de los átomos de la misma clase no varían, luego la relación entre las masas tampoco. Si esa relación variara, indicaría que uno de los reactivos está en exceso.

5.2 Teoría de las Colisiones

Para que se produzca una reacción química es necesario que las moléculas de los reactivos choquen entre sí y se rompan las uniones (enlaces) que existen entre los átomos de los reactivos para que, después, se puedan formar enlaces nuevos que originen los productos. Pero no todas las colisiones producen la ruptura de los enlaces; solamente lo hacen un número muy pequeño de ellas. Los choques capaces de provocar reacción son los denominados choques eficaces.

La frecuencia de los choques eficaces depende de varios factores:

• Concentración: El número de choques eficaces aumenta con la velocidad de la reacción.
• Orientación: Las moléculas al chocar deben tener la orientación adecuada para que se formen nuevos enlaces a la vez que se rompen los antiguos.

Conceptos Finales sobre Cambios Químicos

Una reacción química es un cambio químico en el que una o más sustancias, los reactivos, se transforman en otra u otras diferentes, llamadas productos.

Se distinguen dos tipos de cambios:

• Un cambio físico es aquel que, cuando se produce, no altera la composición de las sustancias que intervienen.
• Un cambio químico es aquel que, cuando se produce, cambia la composición de las sustancias implicadas.