Fundamentos de Química: Valencias, Formulación y Equilibrio Químico

Principales Valencias y Estados de Oxidación

Metales

• Li, Na, K, Rb, Cs, Fr, Ag: 1
• Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Zn: 2
• Cu, Hg: 1, 2
• Al: 3
• Au: 1, 3
• Fe, Co, Ni: 2, 3
• Sn, Pb, Pt, Ir: 2, 4
• Cr: 2, 3, 6
• Mn: 2, 3, 4, 6, 7
• N₂, H₂

No Metales

• H: -1, 1
• F: -1
• Cl, Br, I: -1, 1, 3, 5, 7
• O: -1, -2
• S, Se, Te: -2, 2, 4, 6
• N, P: -3, 1, 2, 4, 5
• As, Sb: -3, 3
• B: -3, 3
• C, Si: -4, 2, 4

Nomenclatura de Iones y Grupos Funcionales

Iones Poliatómicos (Oxoaniones)

• Hipoclorito, bromito, yodito: ClO^-
• Clorito, bromito, yodito, nitrito, metafosfito: ClO₂^-
• Clorato, bromato, yodato, nitrato, metafosfato: PO₃^-
• Perclorato, perbromato, permanganato: ClO₄^-
• Sulfito, carbonato, silicato: SO₃^2-
• Sulfato, manganato, seleniato, cromato: SO₄^2-
• Fosfito: PO₃^3-
• Fosfato: PO₄^3-
• Dicromato: Cr₂O₇^2-

Relación de sufijos: -ato (ico); -ito (oso).

Química Orgánica y Grupos Funcionales

• CHO: -al, -formil
• CO: -ona, -oxo
• R-O-R: éter
• COOH: ácido -oico, -carboxi
• COO-R: -oato de -ilo
• NH₂: -amina, -amino
• CO-NH₂: -amida
• C≡N: -nitrilo
• NO₂: nitro-
• C₆H₆: benceno
• C₆H₅: fenil
• Moléculas diatómicas: H₂, O₂, N₂, F₂, Br₂, I₂

Estequiometría, Gases y Estructura Atómica

Leyes y Fórmulas de Concentración

• 1 mol: 6.022 × 10²³ moléculas
• Ecuación de los gases ideales: P × V = n × R × T
  • P (1 atm = 760 mmHg)
  • R = 0.082
  • Condiciones Normales (CN): 1 atm, 273 K
• Concentración % masa: (masa soluto / masa disolución) × 100
• Concentración % volumen: (volumen soluto / volumen disolución) × 100
• Concentración (g/L): masa soluto / volumen disolución (L)
• Molalidad (m): moles soluto / kg disolvente
• Molaridad (M): moles soluto / L disolución
• Fracción molar soluto: moles soluto / moles totales (soluto + disolvente)
• Ácido clorhídrico: HCl

Estructura Atómica

Número atómico (Z), Neutrones (N), Masa atómica (A): N = A - Z

Configuración electrónica: 1s², 2s², 2p⁶, 3s², 3p⁶, 4s², 3d¹⁰, 4p⁶, 5s², 4d¹⁰, 5p⁶, 6s², 4f¹⁴, 5d¹⁰

Números cuánticos: Periodo (número delante), grupo (atrás). Números cuánticos (n, l, m, s) donde l: 0=s, 1=p, 2=d...

Esquema de la Tabla Periódica

H...He / Li Be.....B(p1) C N O F Ne / Na Mg.... Al Si P S Cl Ar / K Ca... As (debajo de P) Se Br / Rb Sr .... Sn (debajo de Si) Sb Te I / Cs Ba

Termodinámica y Equilibrio Químico

Principio de Le Chatelier

Si ΔH es positivo (Endotérmica)

• Al disminuir la temperatura: El sistema tiene que producir calor, se favorece la reacción exotérmica y el equilibrio se desplaza hacia la izquierda.
• Al aumentar la presión: Disminuye el volumen, lo que implica que disminuye el número de moles; por ello, el equilibrio se desplaza hacia la derecha.

Si ΔH es negativo (Exotérmica)

• Si aumenta la temperatura: Se favorece la reacción endotérmica, el equilibrio se desplaza hacia la izquierda y la concentración de los reactivos disminuye.
• Al aumentar la presión total: Disminuye el volumen y el número de moles, el equilibrio se desplaza hacia la derecha.
• Al añadir un catalizador: El sistema ya está en equilibrio y no ocurre nada.
• Si aumenta la presión parcial de H: Crece la concentración del compuesto a la izquierda.

Fórmulas de Equilibrio

• Energía Libre de Gibbs: ΔG = ΔH - T × ΔS
• Kc: moles / V
• Kp: moles compuesto / moles totales
• Alfa (α): Grado de disociación

Teoría de Ácidos y Bases

• Base: Toda sustancia capaz de aceptar un protón.
• Ácido: Toda sustancia capaz de ceder un protón.
• pH de una disolución: Medida de la concentración de iones H⁺ (o H₃O⁺) en una disolución.
• pOH de una disolución: Medida de la concentración de iones OH^- en una disolución.
• Grado de disociación: La parte de 1 mol que se disocia.

Cálculos de pH

pOH = -log[OH^-] | pH = -log[H₃O⁺]

pH + pOH = 14

C_o = Molaridad | pH > 7: Básico

Solubilidad: M = S. Si la nueva concentración es mayor, el compuesto precipita.