Conceptos Esenciales de Química: Enlaces, Reacciones y Cinética Molecular

Fundamentos de Química: Enlaces, Fuerzas Intermoleculares y Reacciones Químicas

Fuerzas Interatómicas e Intermoleculares

• Fuerzas Intramoleculares: Ocurren entre átomos dentro de una molécula (enlaces químicos).
• Fuerzas Intermoleculares: Ocurren entre moléculas (ej. ion-ion, dipolo-dipolo, etc.).

Tipos de Interacciones Intermoleculares

1. Interacción Ion-Ion:

   Se da entre iones. Es una interacción fuerte que otorga altos puntos de fusión a los compuestos.

2. Interacción Ion-Dipolo:

   Se da entre un ion (positivo o negativo) y una molécula polar (dipolo).

3. Puente de Hidrógeno (Enlace por Hidrógeno):

   Se da entre moléculas polares. La molécula debe tener hidrógeno unido a un átomo altamente electronegativo (F, O, N).

   Ejemplos:

   • Inorgánicas: H-N, H-O, H-F (Ej.: H₂O, NH₃, HF, HNO₃, H₂SO₄, H₃PO₄).
   • Orgánicas: Alcoholes y ácidos carboxílicos (Ej.: CH₃OH, CH₃CH₂OH, CH₃COOH).
4. Interacción Dipolo-Dipolo:

   Se da entre moléculas polares. Es un dipolo permanente.

   Ejemplos: HCl, HBr.

5. Fuerzas de Dispersión de London:

   Son interacciones débiles que se dan entre moléculas apolares (debido a dipolos inducidos transitorios).

   Ejemplos: N₂, O₂, CH₄.

Reacciones Químicas y Cambios de la Materia

Diferencia entre Cambios Físicos y Químicos

• Cambios Físicos: No alteran la composición química.
  • Cambio de estado (sólido, líquido, gaseoso).
  • Cambio de forma y tamaño.
• Cambios Químicos (Reacciones Químicas): Proceso donde una o más sustancias iniciales (reactivos o reactantes) se transforman en una nueva sustancia (productos) que tendrá propiedades diferentes a la inicial.

Indicadores de un Cambio Químico

• Cambio de color.
• Desprendimiento de gas.
• Formación de un sólido (precipitado).
• Cambio de temperatura.

Representación de Reacciones Químicas

El coeficiente estequiométrico sirve para balancear la ecuación.

• Proceso irreversible: →
• Proceso reversible: ↔

La Energía y las Reacciones Químicas (Termoquímica)

En una reacción química no solo se reordenan los átomos, sino que también suceden intercambios de energía con el medio ambiente.

• Ruptura de Enlace: Se necesita energía (Proceso Endotérmico).
• Formación de Enlace: Se libera energía (Proceso Exotérmico).

Cuando se habla de calor (Entalpía, H), hablamos de reacciones exotérmicas y endotérmicas.

Reacciones de Combustión

• Combustión Completa: Combustible + Comburente → CO₂ + H₂O + Q (Calor)
• Combustión Incompleta: Combustible + Comburente → CO + H₂O + Q (Calor)

Clasificación de Reacciones Químicas

1. De Síntesis o Combinación:

   Combinación de dos reactantes para formar un único producto. Los reactivos son elementos o compuestos.

   Ejemplo: N₂ + 3H₂ → 2NH₃

2. De Descomposición:

   Un reactivo formará dos o más productos.

   Fórmula general: AB → A + B

3. Sustitución Simple (Desplazamiento Simple):

   Un elemento reemplaza a otro en un compuesto. Los productos serán un nuevo elemento y un nuevo compuesto.

   Fórmula general: A + BC → AC + B

4. Sustitución Doble (Doble Desplazamiento):

   Iones en solución acuosa de los compuestos cambian de posición.

   Fórmula general: AB + CD → AD + CB

Cinética Química: Factores que Afectan la Velocidad de Reacción

Los siguientes factores influyen en la rapidez con la que se lleva a cabo una reacción química:

• Temperatura (T)
• Concentración
• Superficie de Contacto
• Presión: Afecta a las reacciones que involucran gases.
• Catalizador:
  • Catalizador Positivo: Aumenta la velocidad de reacción (V).
  • Catalizador Negativo (Inhibidor): Disminuye la velocidad de reacción (V).