Fundamentos Esenciales de Química: Átomos, Enlaces y Reacciones
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Conceptos Fundamentales del Átomo
La capa más externa de cada átomo se denomina capa de valencia y determina las propiedades químicas de los elementos.
El número atómico (Z) indica el número de protones y, a su vez, el número de electrones.
El número másico (A) indica la suma del número de protones más el número de neutrones.
Para representar un átomo, se utiliza la notación aXz. Aquí, z representa el número atómico, a el número másico, y el número de neutrones se calcula como a - z.
Los isótopos reciben este nombre los átomos de un mismo elemento que se diferencian en el número de neutrones que poseen.
La ordenación de los elementos no se hace según valores crecientes de la masa atómica, sino del número atómico.
Tipos de Enlaces Químicos
Se denomina enlace químico al conjunto de fuerzas que mantienen unidos a los átomos formando moléculas y otras agrupaciones atómicas.
Enlace Iónico
Los cationes y aniones que se forman se atraen y permanecen unidos por fuerzas eléctricas que constituyen el enlace iónico.
Propiedades del Enlace Iónico
- Son sólidos cristalinos a temperatura ambiente.
- Presentan elevados puntos de fusión y ebullición.
- Son solubles en agua e insolubles en disolventes orgánicos.
- Son duros y frágiles.
- Conducen la corriente eléctrica fundida o en disolución, pero no en estado sólido.
Enlace Covalente
El enlace formado por compartición de pares de electrones recibe el nombre de enlace covalente.
Propiedades del Enlace Covalente
- Pueden encontrarse en los 3 estados de agregación de la materia a temperaturas ordinarias.
- Presentan puntos de fusión y ebullición moderados o bajos.
- Suelen ser insolubles en agua y solubles en disolventes orgánicos.
- Son malas conductoras de la electricidad.
Enlace Metálico
Los átomos de los metales no pueden unirse entre sí compartiendo pares de electrones. Las uniones entre los átomos metálicos se explican considerando que un número muy elevado de ellos se agrupan formando una red cristalina.
Propiedades del Enlace Metálico
- A temperaturas ordinarias se encuentran casi todos en estado sólido.
- Presentan puntos de fusión y ebullición elevados.
- Conducen muy bien la electricidad y el calor.
- Poseen brillo característico.
- Son dúctiles y maleables.
- Son poco solubles.
Reacciones Químicas
Se denomina reacción química a la transformación de unas sustancias denominadas reactivos en otras sustancias distintas llamadas productos, que poseen propiedades físicas y químicas muy diferentes.
Tipos de Reacciones Químicas
Reacciones de Síntesis
Son aquellas en las que dos o más sustancias, generalmente simples, se combinan para formar una única sustancia más compleja: H2 + O2 = H2O
Reacciones de Descomposición
Son los procesos en los que una única sustancia se transforma en dos o más: KClO3 = KCl + O2
Reacciones de Sustitución
En ellas un átomo o un grupo de átomos reemplaza a otro átomo o grupo de átomos diferentes: Fe2O3 + Al = Al2O3 + Fe
Reacciones de Doble Sustitución
Son aquellas en las que dos átomos de dos componentes distintos se sustituyen mutuamente entre sí: Pb(NO3)2 = PbI2 + KNO3
Conceptos Cuantitativos en Química
El Mol es el peso atómico o molecular de una sustancia expresada en gramos.
La estequiometría es la parte de la Química que trata de las relaciones cuantitativas entre las sustancias que intervienen en una reacción.
Si la suma de las energías de los reactivos es mayor que la suma de las energías de los productos, la reacción transcurre con desprendimiento de energía y se denomina exotérmica.
Si la suma de las energías de los reactivos es menor que la suma de las energías de los productos, la reacción tiene lugar con absorción de energía y se denomina endotérmica.
La magnitud que mide la energía intercambiada en una reacción química se denomina calor de reacción.
Hidrocarburos y Química Orgánica
Los hidrocarburos son sustancias orgánicas constituidas por carbono e hidrógeno.
Un hidrocarburo se dice que es lineal cuando solamente contiene los átomos de carbono de la cadena. Por el contrario, se dice que es ramificado cuando de la cadena principal salen otros átomos de carbono.
Un hidrocarburo se dice que es saturado cuando en la cadena solamente existen enlaces sencillos; por el contrario, un hidrocarburo se dice que es no saturado cuando al menos contiene un enlace doble o un enlace triple.