Propiedades de la materia, leyes químicas y conceptos fundamentales (mol, masa atómica y fórmulas)

Propiedades de la materia y conceptos básicos

Propiedades físicas: son las que muestran los cuerpos materiales cuando no se altera su composición. Ejemplo de relación física importante: d = m / v.

Propiedades químicas: son aquellas que únicamente se ponen de manifiesto cuando unas sustancias se transforman en otras.

Una sustancia pura es cualquier clase de materia que presenta una composición y propiedades fijas en una porción cualquiera de la masa, con independencia de su procedencia. Existen:

• Sustancias simples: cualquier sustancia que no puede descomponerse en otras más sencillas.
• Sustancias compuestas: sustancia pura formada por dos o más elementos diferentes combinados en una proporción fija y separables.

Mezclas: combinaciones de dos o más sustancias puras; cada componente conserva sus propiedades y su composición. Pueden ser:

• Homogéneas: presentan una composición y propiedades uniformes.
• Heterogéneas: los componentes están separados y pueden observarse a simple vista.

Leyes ponderales

Ley de Lavoisier: en cualquier reacción química que tenga lugar en un sistema cerrado, la masa total de las sustancias existentes se conserva.

Ley de Proust: cuando se combinan químicamente dos o más elementos para formar un determinado compuesto, siempre lo hacen en una proporción fija, con independencia de su estado físico y de su forma de obtención.

Ley de Dalton: dos elementos pueden combinarse entre sí en más de una proporción para dar compuestos distintos. En ese caso, determinada la proporción fija de uno de ellos, las cantidades del otro elemento que se combinan con él guardan entre sí una relación de números enteros sencillos.

Teoría de Dalton

• Los elementos químicos están formados por pequeñas partículas llamadas átomos, que son indivisibles e inalterables.
• Todos los átomos de un mismo elemento son iguales y tienen la misma masa y propiedades; los átomos de diferentes elementos tienen distinta masa y propiedades.
• Los compuestos químicos están formados por la unión de átomos de distintos elementos.
• Los átomos ni se crean ni se destruyen, solo se redistribuyen en las reacciones químicas.

Leyes volumétricas

Ley de Gay-Lussac: cuando los gases se combinan para formar compuestos gaseosos, los volúmenes de los gases que reaccionan y de los que se forman, medidos en iguales condiciones de presión y temperatura, mantienen una relación de números enteros sencillos.

Hipótesis de Avogadro: volúmenes iguales de gases diferentes, en las mismas condiciones de presión y temperatura, contienen el mismo número de partículas.

La teoría atómico-molecular se constituye a partir de la teoría atómica de Dalton, la ley de Gay-Lussac y la hipótesis de Avogadro.

Fórmula química, masa atómica y masa molecular

La fórmula química de una sustancia representa los elementos que contiene, así como la relación en la que se encuentran los átomos de dichos elementos.

La masa atómica es la masa que corresponde a un átomo de un elemento cuando se la compara con el isótopo carbono-12. La unidad de masa atómica (u o UMA) se define como 1/12 de la masa del isótopo 12C.

La masa molecular es la suma de las masas atómicas de los elementos de la fórmula, multiplicadas cada una por el número de veces que está presente en la molécula.

El mol y la masa molar

El mol es la cantidad de sustancia que contiene tantas partículas como las que hay en 12 g de carbono-12. El número de partículas existentes en 1 mol de sustancia es 6,022 × 10²³ (número de Avogadro).

La masa molar es la masa de un mol de átomos, moléculas, etc., y se representa mediante la letra M.

Relación entre masa, masa molar y cantidad de sustancia:

n (mol) = m (g) / M (g·mol⁻¹)

Composición centesimal y fórmulas empírica y molecular

La composición centesimal indica el porcentaje en masa de cada elemento que forma parte de un compuesto.

La fórmula empírica de un compuesto indica la relación más sencilla en que están combinados los átomos de cada uno de los elementos. La fórmula molecular expresa el número real de átomos de cada clase que forma la molécula de un compuesto.

La relación entre fórmulas molecular y empírica viene dada por:

n = masa molar real / masa molar empírica