Fundamentos Esenciales de Química: Estequiometría, Leyes de Gases y Enlaces Químicos

Conceptos Fundamentales de Estequiometría

Masa Molecular

La Masa Molecular es la suma de las masas atómicas de los átomos que componen una molécula. Se expresa en unidades de masa atómica (uma).

Mol

El Mol es la unidad del Sistema Internacional (SI) utilizada para medir la cantidad de sustancia. Un mol contiene aproximadamente 6,022 x 10²³ entidades elementales (átomos, moléculas, iones, etc.), conocido como el número de Avogadro.

Relación entre Mol y Masa Molar

La masa atómica de un elemento se mide en unidades de masa atómica (uma). Un mol de cualquier sustancia tiene una masa en gramos numéricamente igual a su masa atómica (para elementos) o masa molecular (para compuestos).

Fórmula: Nº moles = Masa (gramos) / Masa Molar (g/mol)

Molaridad (M)

La Molaridad es una medida de la concentración de un soluto en una disolución, expresada como el número de moles de soluto por litro de disolución.

Fórmula: M = Nº moles de soluto / Volumen de disolución (L)

Volumen Molar

El Volumen Molar es el volumen ocupado por un mol de cualquier gas ideal en Condiciones Normales de Presión y Temperatura (CNPT), que son 1 atmósfera (atm) y 0 °C (273,15 K). Este volumen es de aproximadamente 22,4 litros (L).

Leyes Fundamentales de los Gases y la Química

Ley de Conservación de la Masa (Ley de Lavoisier)

En cualquier reacción química o transformación física, la masa total de un sistema cerrado permanece constante. La masa no se crea ni se destruye, solo se transforma.

Ley de las Proporciones Definidas (Ley de Proust)

Cuando dos o más elementos se combinan para formar un compuesto determinado, lo hacen siempre en proporciones de masa fijas y definidas, independientemente de cómo se haya formado el compuesto.

Ley de Gay-Lussac de los Volúmenes de Combinación

Cuando los gases reaccionan entre sí para formar otros compuestos gaseosos, sus volúmenes respectivos (medidos en las mismas condiciones de presión y temperatura) guardan una proporción de números enteros sencillos.

Ley de Avogadro

Volúmenes iguales de gases diferentes, medidos en las mismas condiciones de presión y temperatura, contienen el mismo número de moléculas.

Tipos de Reacciones Químicas

Reacciones Exotérmicas

Son aquellas reacciones químicas que liberan energía en forma de calor, luz o electricidad al entorno.

Ejemplo: A + B → AB + Energía

Reacciones Endotérmicas

Son aquellas reacciones químicas que absorben energía del entorno para poder llevarse a cabo.

Ejemplo: A + B + Energía → AB

Reacciones de Combinación (o Síntesis)

Dos o más reactivos se unen para formar un único producto más complejo.

Ejemplo: A + B → AB

Reacciones de Descomposición

Una sustancia química compleja se descompone en dos o más sustancias más simples.

Ejemplo: AB → A + B

Tipos de Enlaces Químicos

Enlace Iónico

Se forma típicamente entre un metal (que tiende a perder electrones) y un no metal (que tiende a ganar electrones), mediante la transferencia de electrones y la formación de iones.

Propiedades de los Compuestos Iónicos:

• Forman redes cristalinas sólidas y duras.
• Presentan puntos de fusión y ebullición elevados.
• Conducen la electricidad en estado fundido o disuelto en agua (como electrolitos).
• Son enlaces muy fuertes debido a la atracción electrostática entre iones.

Enlace Covalente

Se forma entre átomos no metálicos que comparten uno o más pares de electrones para alcanzar una configuración electrónica estable.

Ejemplos: Cl₂, N₂, H₂O, NH₃, CO₂, CH₄.

Propiedades de los Compuestos Covalentes:

• Las moléculas individuales no se atraen fuertemente entre sí (fuerzas intermoleculares débiles).
• No forman iones, sino moléculas discretas (generalmente con pocos átomos).
• Generalmente no conducen la electricidad (excepto grafito y algunos polímeros conductores).
• Muchos son insolubles en agua (a menos que sean polares).
• Presentan puntos de fusión y ebullición bajos, siendo a menudo gases o líquidos a condiciones normales.

Enlace Metálico

Se encuentra en metales y se caracteriza por la presencia de un "mar de electrones" deslocalizados que se mueven libremente entre los iones metálicos positivos.

Propiedades de los Metales:

• Son materiales densos y compactos, siendo sólidos a temperatura ambiente (excepto el mercurio, Hg).
• Son dúctiles (se pueden estirar en hilos) y maleables (se pueden laminar).
• Poseen brillo metálico característico.
• Son excelentes conductores de la electricidad y el calor.