La ciencia se define como un conjunto de conocimientos sobre el mundo obtenidos mediante la observación, la experimentación y el razonamiento, de los que se deducen leyes a partir de las cuales se construyen teorías comprobables. La física es la ciencia que estudia cualquier cambio en la materia en el que no se altera la naturaleza de la misma. La química es la ciencia que estudia la composición de las combinaciones de las sustancias y las transformaciones que afectan a su propia naturaleza.

Materia

Materia es todo aquello que ocupa un lugar en el espacio y que tiene masa.

Propiedades de la Materia

• Propiedades generales: Son aquellas cuyo valor no sirve para identificar una sustancia: la masa, el volumen y la temperatura.
• Propiedades características: Son aquellas que tienen un valor propio y característico para cada sustancia: la densidad, el punto de ebullición, la dureza, la solubilidad en agua y la conductividad eléctrica.

Magnitudes y Mediciones

Llamamos magnitud a cualquier característica de la materia, o de los cambios que puede experimentar, que se puede medir; es decir, que es posible expresar con un número o una unidad. Medir una magnitud es compararla con una cantidad de su misma naturaleza, que llamamos unidad, para ver cuántas veces la contiene.

Gases y Teoría Cinética

1 atm = 760 mm Hg = 101.325 Pa

Teoría Cinética de los Gases

• Los gases están formados por partículas muy pequeñas separadas unas de otras que se mueven constantemente chocando entre sí y con las paredes del recipiente de forma elástica, es decir, en el choque cambia la dirección pero no el valor de su velocidad.
• Los gases ocupan el volumen de todo el recipiente que los contiene.
• Los gases ejercen presión sobre las paredes del recipiente que los contiene. Esta presión se debe a los choques de las partículas del gas con las paredes.
• Cuanto más rápido se mueven las partículas del gas, mayor es la temperatura.

Leyes de los Gases

• Ley de Boyle-Mariotte: P₁ · V₁ = P₂ · V₂
• Ley de Gay-Lussac: P₁ / T₁ = P₂ / T₂
• Ley de Charles y Gay-Lussac: V₁ / T₁ = V₂ / T₂

Cambios de Estado

Los cambios de estado son un ejemplo de fenómeno físico, pues con ellos no se altera la naturaleza de la materia, sino el estado en que se presenta.

• Sólido a Líquido: Fusión
• Líquido a Gas: Vaporización
• Gas a Líquido: Condensación
• Líquido a Sólido: Solidificación
• Sólido a Gas: Sublimación
• Gas a Sólido: Sublimación inversa

Puntos de Fusión y Ebullición

• Se denomina punto de fusión a la temperatura a la cual se produce el cambio de estado de sólido a líquido. El punto de fusión coincide con el punto de solidificación.
• Se denomina punto de ebullición a la temperatura a la cual se produce el cambio de estado de líquido a gas en toda la masa del líquido. El punto de ebullición coincide con el punto de condensación.

Sustancias Puras y Mezclas

Sustancia pura es aquella materia cuya composición no cambia cualesquiera que sean las condiciones físicas en las que se encuentre. Una sustancia pura no se puede descomponer en otras más sencillas utilizando solamente procedimientos físicos.

Mezcla es aquella materia que resulta de la combinación de varias sustancias que se pueden separar utilizando procedimientos físicos.

Tipos de Mezclas

• Mezcla Heterogénea: Es una mezcla en la que es posible distinguir sus componentes por procedimientos ópticos.
• Mezcla Homogénea: Es una mezcla en la que no es posible distinguir sus componentes por procedimientos ópticos convencionales.

Disoluciones, Coloides y Emulsiones

• Una disolución es una mezcla homogénea y no dispersa la luz. El disolvente es el componente en mayor proporción. El soluto es el componente en menor proporción.
• Un coloide es una mezcla heterogénea y dispersa la luz.
• En una emulsión las partículas que están en menor proporción se mantienen dispersas gracias a una tercera sustancia llamada emulsionante.

Métodos de Separación de Mezclas

• Criba: Separar mezclas sólidas.
• Filtración: Separa un sólido insoluble del líquido con el que está en contacto.
• Cristalización: Separa un sólido disuelto en un líquido.
• Separación magnética: Cuando uno de los componentes es un metal ferromagnético.
• Decantación: Separa dos líquidos inmiscibles con distinta densidad.
• Destilación: Separa dos líquidos miscibles que hierven a temperaturas distintas.
• Cromatografía: Separa los distintos componentes de una mezcla homogénea aprovechando su distinta afinidad por un disolvente.

Concentración de Disoluciones

• % en masa de soluto = (m_s / m_d) · 100
• % en volumen de soluto = (v_s / v_d) · 100
• Concentración en masa de soluto = m_s / v_d
• Densidad (D) = m / v

Se llama solubilidad de una sustancia a la cantidad máxima de soluto que se puede disolver en un disolvente determinado.

Teoría Atómica

Teoría Atómica de Dalton

• La materia está formada por átomos, que son partículas indivisibles e indestructibles.
• Todos los átomos de un mismo elemento químico son iguales en masa y en propiedades, y distintos de los átomos de cualquier otro elemento.
• Los compuestos se forman por combinaciones de átomos de diversos elementos en una proporción constante.

Modelo de Thomson

El átomo debía ser como una gran masa de cargas positivas, e insertados en ella, debían estar los electrones. La carga negativa de los electrones compensaba la carga positiva, para que el átomo fuera neutro.

Modelo de Rutherford

El átomo está formado por un núcleo muy pequeño y una corteza. En el núcleo está concentrada toda su carga positiva y casi toda su masa; en la corteza están los electrones girando alrededor del núcleo.

Modelo de Bohr

Realizó una serie de estudios de los que dedujo que los electrones giran alrededor del núcleo describiendo solo determinadas órbitas circulares.

Isótopos

Se llaman isótopos los átomos que tienen el mismo número de protones y se diferencian en el número de neutrones. Por tanto, se representan con el mismo símbolo y tendrán el mismo Z y diferente A.