Fundamentos de Química General: Mezclas, Leyes Ponderales y Estructura Atómica

Métodos de Separación de Mezclas

Existen diversos procedimientos para separar los componentes de una mezcla, clasificados según la propiedad física que se aproveche:

Barreras físicas

• Filtración: Separación de sólidos y líquidos mediante un medio poroso.
• Ósmosis: Movimiento de solvente a través de una membrana semipermeable.
• Tamizado: Separación de partículas sólidas por su tamaño.
• Magnetismo: Separación basada en las propiedades magnéticas de los componentes.

Aumento o descenso de temperatura

• Evaporación: Paso de líquido a gas para recuperar un soluto sólido.
• Congelación: Separación mediante la solidificación de componentes.
• Destilación: Separación basada en los diferentes puntos de ebullición.
• Condensación: Cambio de estado gaseoso a líquido.

Densidad o gravedad

• Decantación: Separación de líquidos inmiscibles o sólidos insolubles por diferencia de densidad.
• Centrifugación: Aceleración de la sedimentación mediante fuerza centrífuga.
• Cromatografía: Separación basada en la velocidad de desplazamiento de los componentes en una fase móvil sobre una fase estacionaria.

Cambios en la Materia

La materia puede experimentar transformaciones de distinta naturaleza:

• Físicos: Cambio de estado que se debe a la aplicación o pérdida de calor (aumento o descenso de la temperatura). No se altera la naturaleza íntima de la sustancia.
• Químicos: Transformación donde se da lugar a nuevas sustancias, debido a un reacomodo de la estructura electrónica de los elementos participantes.
• Nucleares: Modificación del tamaño del núcleo. Se libera energía cuando se modifica el número de neutrones y protones en el núcleo.

Manifestaciones de un Cambio Químico

Los cambios químicos se manifiestan mediante:

• Formación de un gas.
• Formación de un precipitado.
• Cambio de color.
• Aumento o descenso de la temperatura.
• Generación de luz o electricidad.

Manifestaciones de un Cambio Nuclear

Existen dos maneras principales de liberar energía nuclear:

• Fisión: Rompimiento del núcleo por acción de un neutrón, liberando más neutrones (ejemplo: bomba atómica).
• Fusión: Unión de núcleos ligeros (ejemplo: fusión en el Sol), proceso que también libera neutrones.

Leyes Ponderales

Antoine Lavoisier (1783) - Ley de la Conservación de la Materia

Postula que la cantidad de materia antes y después de una transformación es siempre la misma. Es decir: la materia no se crea ni se destruye, solo se transforma.

Joseph Louis Proust (1799) - Ley de las Proporciones Definidas

Cuando dos o más elementos se combinan para formar un compuesto, lo hacen en una proporción fija, independientemente del origen del mismo.

Jeremias Benjamin Richter (1792) - Ley de las Proporciones Recíprocas

La proporción de dos elementos que se combinan con la de un tercero guarda la misma proporción cuando reaccionan entre sí.

John Dalton (1803) - Ley de las Proporciones Múltiples

Dos elementos se pueden combinar en más de una proporción y cada una de ellas corresponde a un compuesto diferente.

Teoría Atómica

La idea del átomo surge en la antigua Grecia (500 a.C.) con Leucipo y Demócrito. Postularon que la materia, al dividirse, deberá llegar a un punto indivisible llamado átomo (que significa "sin división").

Descubrimiento de las Partículas Subatómicas

El Electrón

William Crookes, utilizando tubos de vidrio llenos de gas a los que aplicaba descargas eléctricas, observó una desviación del haz de luz al colocar un campo magnético; el haz estaba formado por partículas con carga.

Joseph John Thomson, con el experimento de Crookes, determinó que las partículas descritas eran corpúsculos de carga negativa y determinó la relación entre su carga y su masa. G.J. Stoney propuso el nombre de electrón. Thomson propuso el modelo atómico conocido como el "budín de pasas".

El Protón

Ernest Rutherford, basado en los estudios de radioactividad de Marie Curie, aplicó un campo magnético para observar que los rayos se separaban. Propuso el modelo planetario, sugiriendo que las partículas positivas (protones) se encuentran en el núcleo y que los electrones giran alrededor de este.

El Neutrón

James Chadwick (1932) descubrió el neutrón, partícula que tiene una masa ligeramente superior a la del protón y carece de carga eléctrica.

Conceptos Fundamentales de la Estructura Atómica

• Número atómico (Z): Es el número de protones en un átomo. En un átomo neutro, el número de protones es igual al de electrones (p+ = e- = #atómico).
• Número másico (A): Es la cantidad total de protones y neutrones en el núcleo (p+ + n° = #másico).
• Isótopos: Átomos de un mismo elemento que contienen diferente número másico (diferente cantidad de neutrones).
• Iones: Es un átomo que ha perdido o ganado electrones, adquiriendo carga eléctrica (#e- = p+ - carga).