Reacciones Químicas, Estequiometría y Leyes Fundamentales: Conceptos Clave de Química
Reacciones químicas
Una reacción química es un proceso en el que las sustancias intervinientes sufren cambios en su estructura para dar origen a nuevas sustancias.
Ecuación química
Una ecuación química representa una reacción química y puede analizarse desde dos perspectivas:
- Cualitativo: indica la clase o cualidad de las sustancias reaccionantes y productos.
- Cuantitativo: representa la cantidad de átomos, moléculas, peso o volumen de los reactivos y de los productos.
Balanceo de ecuaciones
Balancear una ecuación química se realiza con la finalidad de cumplir con la ley de la conservación de la materia.
Oxidación y reducción
- Oxidación: es la cantidad de electrones que tiende a ceder o adquirir un átomo en una reacción química con otros átomos.
- Agente reductor: es aquella sustancia química que suministra electrones de su estructura al medio, aumentando su estado de oxidación.
- Agente oxidante: es una sustancia química que tiende a captar electrones, quedando con un estado de oxidación inferior al que tenía.
Como existe un balance redox en el sistema, debe haber un elemento que ceda electrones y otro que los acepte.
Estequiometría
La estequiometría es la parte de la química que tiene por objeto calcular las cantidades en masa y en volumen de las sustancias reaccionantes y los productos de una reacción química.
Leyes ponderales
- Ley de la conservación de la materia: la masa de los reactivos es la misma masa de los productos.
- Ley de las proporciones definidas: establece que los elementos de un compuesto están siempre presentes en la misma proporción en masa.
- Ley de las proporciones múltiples: afirma que cuando dos elementos se combinan para originar diferentes compuestos, las masas de uno de ellos que se combinan con una masa fija del otro guardan una relación de números enteros sencillos.
- Ley de las proporciones recíprocas: las masas de dos elementos que se combinan con una misma masa de un tercero guardan alguna relación entre sí.
Conceptos básicos de disoluciones
Mol
El mol es la cantidad de una sustancia que contiene tantas unidades como átomos hay en 12 gramos de carbono-12.
Solubilidad
La solubilidad es la medida de la capacidad de una determinada sustancia para disolverse en otra.
Concentración
La concentración se refiere a la composición de una solución o, secundariamente, a una mezcla homogénea (aleación de metales). Se entiende como la cantidad de soluto contenida en el solvente o en la disolución.
- Porcentaje en peso (p/p o m/m): indica la cantidad de soluto por cantidad de solución.
- Porcentaje en volumen (p/v o m/v): indica la cantidad de soluto por unidad de volumen.
- Molaridad (M): expresa la concentración como los moles de soluto en 1 litro de disolución.
- Molalidad (m): expresa la concentración como los moles de soluto por kilogramo de solvente.
- Normalidad (N): relaciona el número de equivalentes químicos de soluto por litro de disolución.
Teoría cinética de la materia
Según este modelo, todo lo que vemos está formado por partículas muy pequeñas, invisibles incluso con los mejores microscopios, que se llaman moléculas.
Leyes de los gases
Ley de Boyle-Mariotte
Establece que el volumen es inversamente proporcional a la presión que se ejerce sobre él.
Ley de Charles
El volumen es directamente proporcional a la temperatura absoluta del gas.
Ley de Gay-Lussac
Si el volumen de un gas a presión constante aumenta al aumentar la temperatura, esta relación lineal se conoce como ley de Charles y Gay-Lussac.
Ley de Dalton
Establece que la presión total ejercida por una mezcla de gases es igual a la suma de las presiones parciales que ejercería cada uno de los gases si ocupara solo el volumen total de la mezcla.
Química orgánica
La química orgánica estudia el carbono, sus compuestos y reacciones.
- Wöhler: con su síntesis de la urea, un producto orgánico, a partir de una sal inorgánica, refutó la teoría del vitalismo.
- Kolbe: logró la síntesis de moléculas orgánicas simples (como metanol, etanol y otras) a partir de sustancias elementales de la naturaleza inorgánica que las constituyen.
- Faraday: fundador del electromagnetismo y de la electroquímica.
Hidrocarburos
- Alcanos: son hidrocarburos que solo contienen enlaces simples C-C, formados por carbono e hidrógeno.
- Alquenos: son isómeros de los cicloalcanos, se representan por la fórmula general CnH2n y se caracterizan por tener uno o más dobles enlaces entre los átomos de carbono.
- Alquinos: son la tercera familia más importante de los hidrocarburos alifáticos y contienen dos átomos de hidrógeno menos que los alcanos.
Isomería
Son aquellos compuestos que tienen fórmulas moleculares idénticas, pero cuya naturaleza o secuencia de enlaces de sus átomos, o la disposición de los mismos en el espacio, difiere. Tipos: isomería en compuestos de coordinación, de ionización, de enlace, geométrica y óptica.
Clasificación de alcoholes
Los alcoholes se clasifican como primarios, secundarios o terciarios, dependiendo de la cantidad de carbonos unidos al carbono que porta el grupo hidroxilo.
Clasificación del carbón
El carbón se clasifica según su contenido de carbono y el grado de transformación que ha experimentado. La escala más recomendada establece 4 clases: antracita, hulla, turba y lignito.