Fundamentos de Química: Materia, Gases y Soluciones

Conceptos Fundamentales de la Materia

Sustancias Puras y Mezclas

Sustancia Pura

Tiene una composición definida y constante, así como unas propiedades físicas y químicas constantes que sirven para caracterizarlas y distinguirlas de las demás sustancias. Las sustancias puras no pueden separarse en otras sustancias por métodos físicos.

Mezcla

Tiene una composición variable y unas propiedades que están relacionadas con las de sus componentes. Pueden ser heterogéneas u homogéneas.

Elemento

Es una sustancia pura que no se puede descomponer en otras sustancias más simples por métodos químicos. Si se combina con otros elementos, forma compuestos.

Compuesto

Son las sustancias puras formadas por dos o más elementos y que pueden descomponerse en estos mediante métodos químicos.

Conceptos de Cantidad de Sustancia

Mol

Es la cantidad de sustancia que contiene tantos entes elementales (átomos, moléculas, etc.) como átomos hay en 12 gramos del isótopo de carbono-12.

Masa Molar

Es la masa de un mol de átomos o moléculas. Coincide numéricamente con la masa atómica o molecular, aunque en el primer caso la unidad de medida es el gramo (g) y en el segundo, la unidad de masa atómica (u.m.a.).

Volumen Molar

Es el volumen que ocupa un mol de cualquier gas en condiciones normales (c.n.). El volumen de los gases no es fijo, pues depende de la presión y la temperatura.

Solubilidad y sus Factores

Solubilidad

Es la máxima concentración posible de un soluto en un disolvente a una determinada temperatura, lo que corresponde al estado de saturación. Describe la facilidad que tiene una sustancia para disolverse en otra. Cuando no se puede disolver más soluto, se dice que la disolución está saturada.

Factores que afectan la solubilidad

• Naturaleza química: Las sustancias polares (iónicas) y las apolares (covalentes) se disuelven bien entre ellas ("lo semejante disuelve a lo semejante"), pero no unas en otras.
• Temperatura: Generalmente, la solubilidad de los sólidos aumenta con la temperatura. En el caso de los gases en líquidos, ocurre al revés: la solubilidad disminuye al aumentar la temperatura.
• Presión: Afecta principalmente a la solubilidad de los gases. A mayor presión, mayor disolución.
• Presencia de otras sustancias: Algunas partículas, como los tensoactivos, facilitan la disolución.

Leyes de los Gases Ideales

Ley de Boyle-Mariotte

A temperatura constante, el volumen que ocupa un gas es inversamente proporcional a la presión a la que es sometido. Matemáticamente: P × V = k (constante).

Ley de Gay-Lussac

A presión constante, el volumen que ocupa un gas es directamente proporcional a la temperatura absoluta a la que está sometido.

Ley de Dalton

La presión total de una mezcla de gases es igual a la suma de las presiones parciales de los gases constituyentes.

Teoría Cinético-Molecular

Gases

Esta teoría postula que un gas está formado por moléculas infinitamente pequeñas que cumplen lo siguiente:

• Se mueven al azar en cualquier dirección, siguiendo trayectorias rectilíneas.
• Sus choques son elásticos, es decir, no hay pérdida de energía.
• Las moléculas son independientes y no se influyen entre sí, excepto durante las colisiones.

Consecuencias: La presión depende del número de moles. A mayor temperatura, mayor presión. A menor volumen, mayor presión.

Sólidos

Las partículas constituyentes ocupan posiciones fijas y están atraídas entre sí por fuerzas intensas. En los sólidos, las partículas vibran alrededor de su posición de equilibrio. A mayor temperatura, mayor es el movimiento de vibración.

Líquidos

Las moléculas constituyentes se atraen mediante fuerzas, manteniéndose siempre en contacto. Sin embargo, estas fuerzas de atracción no son tan fuertes como en los sólidos, lo que les permite moverse continuamente a una velocidad media.