Formulario Esencial de Química General: Conceptos y Fórmulas Clave

Fórmulas Fundamentales de Química

Energía y Cuantización

• Energía del fotón (∆E): Efotón = ∆E
• Energía del fotón (frecuencia): Efotón = h * ν
• Velocidad de la luz: C = λ * ν
• Cambio de energía (Rydberg): ∆E = Rh * [(1)/(n₀²) - 1/(nf²)] (donde n es un número entero, indicando la existencia de un nivel energético)
• Efecto fotoeléctrico: Si Efotón > E₀ → Efotón = E₀ + Ec
• Energía umbral: E₀ = h * ν₀

Estequiometría y Rendimiento

• Rendimiento (η): η = mreal / mteórica
• Pureza: PUREZA = msoluto / mdisolución
• Volumen de disolución: VOL(disolución) = mdisolución / φdisolución (donde φ es la densidad)
• Masa real: mreal = mteórica * η

Termodinámica Química

• Entalpía estándar de reacción (∆Hºreacción): ∆Hºreacción = ∑∆Hºproductos - ∑∆Hºreactivos
  • Si ∆H < 0 → reacción exotérmica
  • Si ∆H > 0 → reacción endotérmica
• Entropía estándar de reacción (∆Sºreacción): ∆Sºreacción = ∑∆Sºproductos - ∑∆Sºreactivos
  • Si ∆S < 0 → aumenta el orden
  • Si ∆S > 0 → aumenta el desorden
• Energía libre de Gibbs estándar (ΔGº): ΔGº = ΔHºreacción - T * ΔSºreacción
  • Si ΔGº < 0 → reacción espontánea
  • Si ΔGº > 0 → reacción no espontánea
  • Si ΔGº = 0 → equilibrio

Equilibrio Químico

• Ecuación de los gases ideales: p * v = n * R * t
• Constante de equilibrio en función de las concentraciones (Kc): Kc = ([C]ᶜ * [D]ᵈ) / ([A]ᵃ * [B]ᵇ)
• Concentración molar: [ ] = n / V
• Constante de equilibrio en función de las presiones parciales (Kp): Kp = ((Pc)ᶜ * (Pd)ᵈ) / ((Pa)ᵃ * (Pb)ᵇ)
• Presión parcial de un gas (Px): Px = ((nx) / (nt)) * Pt
• Fracción molar (X): X = nx / nt
• Relación entre Kp y Kc: Kp = Kc * (RT)^∆n
• Cambio en el número de moles (∆n): ∆n = nºmoles productos - nºmoles reactivos

Consideraciones sobre Kc para Ácidos y Bases

• Kc = Ka (para ácidos)
• Kc = Kb (para bases)
• Si Kc > 10⁻² → reacción irreversible (ácidos o bases fuertes)
• Si Kc < 10⁻² → equilibrio (ácidos o bases débiles)
• Producto iónico del agua: Ka * Kb = 10⁻¹⁴
• Relación para pares conjugados: 10⁻¹⁴ / x (donde x es Ka o Kb del par conjugado)

Ácidos y Bases Comunes

Ácidos

• CH₃-COOH: Ácido acético
• NH₄⁺: Ion amonio (ácido)
• HCN: Ácido cianhídrico
• HCOOH: Ácido fórmico
• H₂S: Ácido sulfhídrico
• HNO₃: Ácido nítrico
• H₂SO₄: Ácido sulfúrico
• H₂CO₃: Ácido carbónico

Bases

• CH₃-COO⁻: Ion acetato (base)
• NH₃: Amoniaco (base)
• CN⁻: Ion cianuro (base)
• HCOO⁻: Ion formato (base)
• KCOOCH₃: Acetato de potasio (base)

pH y pOH

• pH: pH = -log[H₃O⁺]
• pOH: pOH = -log[OH⁻]
• Relación pH y pOH: pH + pOH = 14
• Escala de pH:
  • pH > 7 → básica
  • pH < 7 → ácida
  • pH = 7 → neutra
• Formación de sal: Sal = metal + no metal → metal⁺ + no metal⁻
• Reacción de neutralización: Ácido + Base → Sal + Agua

Reacciones Redox y Electroquímica

Reglas de Asignación de Números de Oxidación

• Oxígeno (O): -2 (excepto en peróxidos como H₂O₂ donde es -1, y en sustancias monoatómicas como O₂ donde es 0)
• Hidrógeno (H): +1 (excepto en hidruros metálicos donde es -1, y en sustancias monoatómicas como H₂ donde es 0)
• Metales alcalinos (Columna 1): +1
• Metales alcalinotérreos (Columna 2): +2
• Ajuste de O: Se ajustan añadiendo H₂O
• Ajuste de H: Se ajustan añadiendo H⁺ (en medio ácido)
• Ajuste en medio básico: Si no hay H⁺ en la reacción al ajustar, se añaden OH⁻ en la misma cantidad que los H⁺ para formar H₂O (H⁺ + OH⁻ = H₂O)

Potencial de Reacción y Energía de Gibbs

• Potencial estándar de reacción (Eºreacción): Eºreacción = Eºreducción - Eºoxidación (Si < 0 → no espontánea)
• Relación ΔGº y Eº: ΔGº = -n * F * Eºreacción
• Relación Eº y K: Eº = (0.0257 / n) * lnK
• Ecuación de Nernst (Epila): Epila = Eº - (0.0257 / n) * lnQ (para condiciones iniciales y equilibrio)

Electrólisis

• Cubeta electrolítica: Siempre contiene H₂O, H⁺, OH⁻.
• Corriente eléctrica (I): I = Q / T
• Número de electrones (nºe⁻): nºe⁻ = Q / F