Fundamentos de Química
Reacciones y Ecuaciones Químicas
Ecuaciones Químicas: Representan las reacciones químicas, describiendo los estados inicial y final.
Compuestos y Moléculas
Compuesto: Sustancia formada por la unión de dos o más elementos.
Tipos de Compuestos:
- Óxidos: Metal + Oxígeno
- Anhídridos: No Metal + Oxígeno
- Hidróxidos: Óxido Metálico + Agua
- Hidruros: Metal + Hidrógeno o No Metal + Hidrógeno
- Ácidos:
- Hidrácidos: No Metal + Hidrógeno
- Oxácidos: Hidrógeno + No Metal + Oxígeno
- Sales Binarias: No Metal (-) + Metal
- Sales Oxídales: Ácido Oxácido + Hidróxido
Moléculas: Conjunto de átomos unidos por enlaces fuertes. Parte mínima de un compuesto o sustancia química.
Tipos de Moléculas:
- Orgánicas: Contienen carbono.
- Inorgánicas: No contienen carbono.
- Discretas: Como H₂O.
- Macromoléculas: Repetición de una unidad simple, ejemplo: ADN.
- Monoatómicas: Un solo átomo.
- Diatómicas: Dos átomos.
- Triatómicas: Tres átomos.
- Tetraatómicas: Cuatro átomos.
- Pentatómicas: Cinco átomos.
Fórmula Molecular: Representación convencional de los elementos que forman una molécula o compuesto químico.
Reacciones Químicas y Estequiometría
Reacción Química: Cambio de una o más sustancias en otras.
Estequiometría: Estudia las relaciones cuantitativas y cualitativas de los elementos y sus compuestos en las reacciones químicas.
Leyes Fundamentales
Ley de las Proporciones Definidas (Proust): Muestras diferentes de un mismo compuesto siempre contienen los mismos elementos en la misma proporción de masa.
Ley de las Proporciones Múltiples (Dalton): Si dos elementos pueden combinarse para formar más de un compuesto, las masas de uno de los elementos que se combinan con una masa fija del otro mantienen una relación sencilla de números enteros pequeños.
Relaciones Molares
Una ecuación química balanceada proporciona las relaciones molares entre reactantes y productos.
Tipos de Relaciones Estequiométricas:
- Masa-Masa
- Mol-Mol
- Volumen-Volumen
- Mixta (Masa-Mol, Masa-Volumen, Mol-Volumen, o viceversa)
Pasos para Cálculos Estequiométricos:
- Obtener las fórmulas de reactivos y productos.
- Plantear la ecuación química.
- Balancear la ecuación química.
- Identificar reactivos y productos involucrados.
- Determinar el tipo de relación estequiométrica.
Conceptos Clave
Peso Molecular: Suma de los pesos atómicos en la fórmula molecular de un compuesto.
Masa Atómica: Masa total de protones y neutrones en un átomo.
Masa Molar: Masa de un mol de una sustancia, expresada en gramos.
Número de Avogadro: Número de entidades elementales (átomos, electrones, iones, moléculas) en un mol de cualquier sustancia.
Reactivo Limitante: Limita la reacción; al terminarse, la reacción finaliza.
Reactivo Excedente: No se consume totalmente en la reacción.
Rendimiento: Cantidad real de producto obtenida dividida por la cantidad teórica máxima.
Rendimiento Real: Cantidad de producto puro obtenida en una reacción.
Rendimiento Teórico: Cantidad máxima de producto que se puede obtener.
Rendimiento Porcentual: (Rendimiento Real / Rendimiento Teórico) * 100
Química Analítica
Química Analítica: Estudia la caracterización de las sustancias químicas, apoyándose en el análisis químico.
Tipos de Análisis Químico:
- Cualitativo: Expresa la composición en palabras, nombres o símbolos.
- Cuantitativo: Determina las cantidades relativas o absolutas de los componentes.
Etapas del Análisis Cuantitativo:
- Obtención de la muestra.
- Separación del componente deseado.
- Medición y cálculo de resultados.
- Conclusiones del análisis.
Métodos de Análisis Cuantitativos:
- Gravimétricos
- Volumétricos
- Ópticos
- Eléctricos
Clasificación del Análisis Químico Cuantitativo:
- Macroanálisis
- Semimicroanálisis
- Microanálisis
- Ultramicroanálisis
Elección del Método: Considerar la cantidad de muestra, el equipo, los reactivos, la exactitud y el tiempo.
Soluciones Acuosas
Mezclas y Disoluciones
Mezclas: Combinación de dos o más sustancias sin transformaciones químicas.
Tipos de Mezclas:
- Homogéneas: Apariencia uniforme, componentes no diferenciables.
- Heterogéneas: Apariencia no uniforme, componentes distinguibles a simple vista.
Disoluciones: Mezclas homogéneas de dos o más sustancias (soluto y solvente).
Emulsiones: Mezcla de líquidos con partículas dispersas.
Suspensiones: Partículas sólidas en polvo (soluto) dispersas en un medio.
Solución (o Disolución): No se puede separar por métodos físicos simples (decantación, filtración). Se separa por destilación, cromatografía o cristalización.
Tipos de Soluciones:
- Diluidas
- Concentradas
- Saturadas
- Sobresaturadas
Propiedades de las Soluciones
Propiedades en Función del Soluto: Color, sabor, viscosidad, conductividad eléctrica.
Propiedades en Función del Solvente: Tensión superficial, índice de refracción, viscosidad.
Propiedades Coligativas: Dependen solo de la concentración del soluto, no de su naturaleza.
- Elevación Ebulloscópica
- Descenso Crioscópico
- Presión Osmótica
Reacciones Acuosas
Reacción Acuosa: Reacción que tiene lugar en agua. Los compuestos se dividen en electrólitos y no electrólitos.
Tipos de Reacciones Acuosas:
- Precipitación: Produce un precipitado (sólido insoluble).
- Oxidación-Reducción: Oxidación y reducción ocurren en la misma solución.
- Ionización: Las soluciones se disuelven en agua formando iones solvatados.
Reacciones Redox
Coeficiente Estequiométrico: Cantidad estequiométricamente necesaria (en moles) para una reacción.
Oxidación: Pérdida de electrones o aumento del número de oxidación.
Reducción: Ganancia de electrones o disminución del número de oxidación.
Oxidante: Capta electrones, oxidando a otra especie.
Reductor: Cede electrones, reduciendo a otra especie.
Estados de Oxidación: Número de oxidación de un elemento en un compuesto.
Método de las Reacciones Redox: Hallar el número de oxidación de cada elemento en la reacción.
Balanceo de Reacciones Redox: El aumento total en el número de oxidación de los átomos que se oxidan debe ser igual a la disminución total en los que se reducen.