Fundamentos de Química General: Materia, Leyes Ponderales y el Concepto de Mol

La Materia y sus Propiedades Fundamentales

Cuerpos Materiales y sus Propiedades

Las cualidades específicas que nos sirven para diferenciar unas formas de materia de otras pueden ser clasificadas en:

• Propiedades Físicas: Aquellas que muestran los cuerpos materiales cuando no se altera su composición.
• Propiedades Químicas: Aquellas que únicamente se ponen de manifiesto cuando unas sustancias se transforman en otras.

Clasificación de la Materia

La forma en que la materia se presenta en la naturaleza es muy variada. Se puede distinguir entre:

Sustancias Puras

Cualquier clase de materia que presenta una composición y unas propiedades fijas en cualquier porción de la misma. Pueden clasificarse en:

• Elementos: No se pueden descomponer en otra sustancia más sencilla.
• Compuestos: Formados por varios elementos combinados en una proporción fija.

Mezclas

Combinaciones de varias sustancias puras. Pueden ser:

• Mezclas Heterogéneas: Cuando los componentes que la forman están físicamente separados y son distinguibles.
• Mezclas Homogéneas (Disoluciones): Presentan unas propiedades y una composición uniformes en todas sus proporciones.

Fundamentos Cuantitativos de la Química

Leyes Ponderales

Leyes generales que rigen las combinaciones químicas. Se basan en la experimentación y miden cuantitativamente la cantidad de materia que interviene en las reacciones químicas.

Ley de Conservación de la Masa (Lavoisier)

“En toda transformación química la masa se conserva; la suma de las masas de los reactivos es igual a la suma de las masas de los productos de la reacción”.

Ley de Proporciones Definidas (Proust)

“Los elementos se combinan para formar compuestos en una proporción de masa fija y definida”.

Ley de Proporciones Múltiples (Dalton)

“Cuando dos elementos se combinan para formar más de un compuesto, las diferentes masas de un elemento que se combinan con una masa fija del otro, guardan entre sí una relación de números sencillos”.

Teoría Atómica de Dalton (1808)

Dalton publicó su teoría atómica, que podemos resumir en los siguientes postulados:

• Los elementos químicos están constituidos por partículas llamadas átomos, que son indivisibles e inalterables en cualquier proceso físico o químico.
• Los átomos de un elemento son todos idénticos en masa y en propiedades.
• Los átomos de diferentes elementos son diferentes en masa y en propiedades.
• Los compuestos se originan por la unión de átomos de distintos elementos en una proporción constante.

Leyes Volumétricas y el Concepto de Mol

Leyes Volumétricas

Ley de Volúmenes de Combinación (Gay-Lussac)

“A temperatura y presión constantes, los volúmenes de los gases que participan en una reacción química tienen entre sí relaciones de números sencillos”.

Hipótesis de Avogadro

“A una presión y a una temperatura determinadas, volúmenes iguales de diferentes gases contienen el mismo número de moléculas”.

El Mol: Unidad de Cantidad de Sustancia

Masas Atómicas y Moleculares

• La masa atómica de un átomo se calcula hallando el promedio ponderado de la masa de todos sus isótopos.
• La masa molecular se obtiene sumando las masas atómicas de todos los átomos que componen la molécula.
• La masa molecular es la suma de masas atómicas (expresadas en unidades de masa atómica, u) de los elementos de una molécula.

Concepto de Mol y Masa Molar

El mol es un número de Avogadro (N_A = 6,022 · 10²³) de átomos o moléculas. Corresponde a la masa atómica o molecular expresada en gramos.

El mol es la cantidad de sustancia que contiene tantas entidades elementales (átomos, moléculas, iones, etc.) como átomos hay en 0,012 kg de carbono-12 (¹²C).

Tipos de Fórmulas Químicas

Fórmula Molecular

Indica el número real de átomos existentes en cada molécula.

Fórmula Empírica

Indica la proporción más sencilla de átomos existentes en una sustancia. Está siempre reducida al máximo.