Química: Ciencia de la Materia y sus Transformaciones

Química: Ciencia que estudia la composición y las propiedades de la materia, así como las transformaciones que esta experimenta sin que se alteren los elementos que la forman.

Antecedentes de la Química

• Fuego: Neolítico
• Edad de los metales: Cobre, Bronce (4000 a.C.), Hierro
• Acero: Hierro y carbón vegetal. Hititas
• Flogisto: 1650 d.C. George Stahl, sustancia inflamable, bases de la química orgánica.
• Química moderna: Robert Boyle: Método científico, búsqueda del comportamiento de sustancias, establece las bases de las aportaciones de Lavoisier y Dalton.

Química: Ciencia que estudia la composición de la materia, sus transformaciones y la energía involucrada.

Áreas Interdisciplinarias

La Química está estrechamente relacionada con otras ciencias:

• Física: Se estudia conjuntamente en la fisicoquímica, ya que muchos fenómenos combinan propiedades físicas y químicas.
• Arqueología: Para descifrar datos como la antigüedad de piezas arqueológicas.

La Materia

Todo lo que ocupa un lugar en el espacio, sustancia con masa que requiere energía para cambiar, todo lo que nos rodea.

Clasificación de la Materia

• Elemento: El átomo es su parte mínima que conserva sus características (O, C).
• Compuesto: La molécula es la parte mínima que conserva sus características (CO).
• Mezcla: Homogénea o Heterogénea: Unión física de dos o más sustancias, elementos o compuestos.

Estados de la Materia

• Sólido: Forma definida y resistente a la deformación, volumen definido, altas fuerzas de atracción, movimiento de partículas vibracional, más densos que los líquidos.
• Líquido: Adapta la forma del recipiente, volumen definido, partículas muy próximas, cierta libertad de movimiento, se difunden a través de otros líquidos, densidad mayor a los gases y menor a la de los sólidos.
• Gaseoso: Ni forma ni volumen definido, ocupa completamente el recipiente, partículas separadas, fuerza de atracción casi nula, se difunden en otros gases y líquidos.
• Plasma: Partículas altamente ionizadas que se mueven a gran velocidad, se forman calentando un gas neutro a altas temperaturas o por fusión nuclear (sol), se observa en rayos y metales incandescentes.

Propiedades de la Materia

• Extensivas: Dependen de la cantidad de materia (masa): masa, peso, volumen.
• Intensivas: No dependen de la cantidad de materia: densidad, punto de ebullición, propiedades organolépticas.

Energía

La energía es la forma en que se manifiesta la materia y puede modificar sus propiedades.

• Energía química: Energía potencial en enlaces químicos, liberada por reacciones químicas o bioquímicas.
• Energía nuclear: Liberada al modificar el número de neutrones y protones en el núcleo (fusión o fisión).

Métodos de Separación de Mezclas

• Barreras físicas: Filtración, ósmosis, tamizado, magnetismo.
• Aumento o descenso de temperatura: Evaporación, congelación, destilación, condensación.
• Densidad o gravedad: Decantación, centrifugación, cromatografía.

Cambios en la Materia

• Físicos: Cambio de estado debido a la aplicación o pérdida de calor, aumento o descenso de temperatura.
• Químicos: Transformación que da lugar a nuevas sustancias, reacomodo de la estructura electrónica.
• Nucleares: Modificación del tamaño del núcleo, liberación de energía al modificar el número de neutrones y protones.

Manifestaciones de un Cambio Químico

• Químico: Formación de gas, precipitado, cambio de color, aumento o descenso de temperatura, generación de luz o electricidad.
• Nuclear: Fisión (rompimiento del núcleo) o fusión (unión de núcleos), ambas liberan neutrones.

Leyes Ponderales

• Antoine Lavoisier (1783): Ley de la conservación de la materia: la materia no se crea ni se destruye, se transforma.
• Joseph Louis (1799): Ley de las proporciones definidas: los elementos se combinan en proporciones fijas para formar un compuesto.
• Jeremias Benjamin Richter (1792): Ley de las proporciones recíprocas: la proporción de dos elementos que se combinan con un tercero guarda la misma proporción cuando reaccionan entre sí.
• John Dalton (1803): Ley de las proporciones múltiples: dos elementos pueden combinarse en más de una proporción, cada una correspondiente a un compuesto diferente.

Teoría Atómica

La idea del átomo surge en la antigua Grecia (500 a.C.) con Leucipo y Demócrito. La materia al dividirse debe llegar a un punto indivisible, el átomo.

Conceptos Atómicos

• Número atómico: Número de protones y electrones en un átomo neutro (p+ = e- = #atómico).
• Número másico: Cantidad de protones y neutrones en una partícula (p+ + n° = #másico).
• Isótopos: Átomos de un mismo elemento con diferente número másico.
• Iones: Átomos que han perdido o ganado electrones (#e- = p+ – carga).