Conceptos Fundamentales de Química: Leyes, Reacciones y Compuestos

Leyes Ponderales y de los Gases

  • Ley de Lavoisier (Conservación de la Masa): En una reacción química, la masa total de los reactivos es igual a la masa total de los productos.
  • Ley de Proust (Proporciones Definidas): Cuando dos o más elementos se combinan para formar un compuesto, lo hacen siempre en una relación de masa constante.
  • Ley de Gay-Lussac (Volúmenes de Combinación): En las reacciones entre gases, los volúmenes de reactivos y productos, medidos en las mismas condiciones de presión y temperatura, guardan entre sí relaciones numéricas sencillas.
  • Hipótesis de Avogadro:
    • Los elementos gaseosos están constituidos por partículas que pueden ser átomos individuales o moléculas, formadas por dos o más átomos.
    • Volúmenes iguales de cualquier gas, en las mismas condiciones de presión y temperatura, contienen el mismo número de moléculas.

Tipos de Reacciones y Compuestos

  • Reacciones de combustión: Son reacciones donde interviene el O2 como reactivo, que transcurren rápidamente con gran desprendimiento de luz y calor.
  • Ácidos: Son sustancias que en disolución acuosa se disocian dando iones hidrógeno, H+ (aq).
  • Bases: Son sustancias que en disolución acuosa dan lugar a la aparición de iones OH (aq).
  • pH: Se define como pH = -log [H+].
  • Isómeros: Son compuestos con la misma fórmula molecular, pero distinta estructura y propiedades.

Propiedades de Compuestos Orgánicos

  • Alcoholes:
    • Son líquidos, excepto los alcoholes terciarios, que son sólidos.
    • Los puntos de ebullición son altos, y las densidades, inferiores a la del agua.
    • Son solubles en agua, hasta el butanol.
    • Al aumentar la longitud de la cadena se incrementa la solubilidad en disolventes orgánicos.
    • Arden con facilidad, produciendo reacciones de combustión, y se oxidan formando aldehídos si el alcohol es primario, y cetonas si es secundario.
  • Ácidos Carboxílicos:
    • Los que tienen menos de cuatro átomos de carbono son líquidos y solubles en agua, los demás son insolubles y a partir de nueve carbonos son sólidos.
    • Colorean de rojo el papel pH, reaccionan con las bases para dar sales y desprenden hidrógeno cuando se añaden a algunos metales.
  • Aminas:
    • Son compuestos orgánicos que tienen el grupo funcional -NH2.
    • Tienen carácter básico y reaccionan con los ácidos fuertes para formar sales.
    • Tienen un olor similar al del pescado en descomposición.
    • Las aminas de radicales de pocos átomos de carbono son gaseosas y conforme aumenta el número de carbonos, pasan de líquidas a sólidas.
    • Las aminas más pequeñas son solubles en agua, aunque la mayoría no lo son.
  • Amidas:
    • Son compuestos orgánicos cuyo grupo funcional es -CONH2.
    • A temperatura ambiente son sólidas excepto la metanamida que es líquida.
    • Tienen temperaturas de ebullición altas.
    • Las amidas con pocos átomos de carbono son solubles en agua.

Polímeros y Petróleo

  • Polímeros: Son sustancias de elevada masa molecular que resultan de la unión de muchas unidades moleculares más simples, llamadas monómeros, mediante enlaces covalentes. Los polímeros pueden ser materiales sintéticos o de tipo natural como las proteínas o ácidos nucleicos. Al proceso de unión de monómeros se le llama polimerización. Cuando los monómeros tienen enlaces dobles carbono-carbono, polimerizan fácilmente mediante reacciones de adición.
  • El Petróleo: Es un líquido de color oscuro, olor desagradable, viscoso, y con una densidad que varía entre 0.8 y 0.95 g/mL. El significado etimológico de la palabra petróleo es «aceite de piedra». Se cree que se ha formado por la descomposición, provocada por bacterias en ausencia de oxígeno, de restos de animales y vegetales depositados en los fondos marinos hace millones de años. Estos restos, al estar cubiertos por capas de arcilla y tierra durante tanto tiempo, se han encontrado sometidos a grandes presiones y temperaturas.

Destilación Fraccionada del Petróleo

Es un proceso físico que consiste en la separación por destilación de los distintos hidrocarburos según sus puntos de ebullición.

  • El petróleo se calienta a 370ºC y se introduce en una torre de destilación donde circulan sus vapores.
  • A medida que estos ascienden por la torre, se condensan en los diversos platos recolectores.
  • En la parte superior de la torre se recogen los componentes con temperaturas de ebullición menores y en la inferior, los de temperaturas de ebullición más altas.

Plásticos: Tipos y Propiedades

Plásticos: Son polímeros sintéticos que pueden ser moldeados en formas determinadas y están constituidos fundamentalmente por carbono combinado con hidrógeno, oxígeno, cloro, azufre o nitrógeno. No conducen el calor ni la electricidad, son poco densos y poseen escasa reactividad química.

  • Termoplásticos: Son plásticos que se ablandan con las altas temperaturas y al enfriarse se vuelven rígidos. Son reciclables, solubles en disolventes orgánicos y no se descomponen al fundirlos. Ejemplos: Poliestireno, policloruro de vinilo.
  • Termoestables: Son plásticos que al calentarlos por primera vez se reblandecen y se pueden moldear, pero una vez que se enfrían, permanecen duros y no es posible volver a moldearlos. No son reciclables, son insolubles en disolventes orgánicos y se descomponen a temperaturas elevadas. Ejemplos: Baquelita, melamina.
  • Elastómeros: Son plásticos que se deforman fácilmente recuperando su forma inicial cuando cesa la causa de la deformación.

Tabla: Propiedades y Aplicaciones de Plásticos Comunes

PLÁSTICOPropiedadesAplicaciones
PolietilenoFlexible, blando, fácil de moldear y no tóxico.Botellas, bolsas y envases.
PolipropilenoSoporta la abrasión al calor y es resistente a las flexionesArtículos sanitarios
Policloruro de viniloEs inerte a los agentes químicos y muy duro, pero frágil.Tuberías, enchufes
PoliestirenoAislante térmico o acústico.Embalajes, vasos, cubiertos…
Politetrafluoretileno o teflónEs incombustible y antiadherente y muy resistente al calor.Revestimiento de baterías de cocinas.

Tabla: Comparación de Propiedades de Diferentes Tipos de Sólidos

SÓLIDOS IÓNICOSSÓLIDOS METÁLICOSSUSTANCIAS MOLECULARESCOMPUESTOS COVALENTES
PartículasIonesIones + y nube de eMoléculasÁtomos
Fuerzas entre partículasEnlace iónicoEnlace metálicoFuerzas intermolecularesEnlace covalente
Propiedades mecánicasSólidos a temperatura ambiente, duros, solubles y no conducen.Sólidos a temperatura ambiente, dúctiles o maleables, brillo metálico, buenos conductoresGases o líquidos a temperatura ambiente, muy duros, insolubles, no conducenSólidos a temperatura ambiente, muy duros, insolubles, no conducen
Conductividad eléctricaNo en estado sólido, pero sí fundidos o disueltosBuenos conductoresNo conducenNo conducen
SolubilidadNoPocoNo
EjemplosNaCl, AgIMg, ZnCl2, O3CSi (carborundo), CH4

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