Conceptos Fundamentales de Química

Los conceptos fundamentales de la química abarcan desde la clasificación de sustancias puras, como elementos y compuestos, hasta la diferenciación entre mezclas homogéneas y heterogéneas. Se exploran métodos de separación de mezclas y se detalla la estructura atómica con modelos evolutivos. Además, se examinan los núcleos atómicos, iones, isótopos y la formación de compuestos mediante enlaces químicos, así como la nomenclatura de óxidos y hidruros.

Abrir mapa en el editor

Conceptos Fundamentales de Química: Sustancias Puras y Mezclas

En química, una sustancia pura se define como un material con una composición química invariable y propiedades físicas constantes bajo condiciones estándar. Se clasifican en elementos y compuestos. Los elementos son sustancias simples que no pueden descomponerse en otras más simples por métodos químicos ordinarios y consisten en un solo tipo de átomo, como se ilustra en la tabla periódica. Ejemplos de elementos incluyen el oxígeno molecular (O2) y el hierro (Fe). Los compuestos, en cambio, son sustancias formadas por la unión química de dos o más elementos en proporciones fijas, como el agua (H2O), el cloruro de sodio (NaCl) y el amoniaco (NH3), y pueden descomponerse en sus elementos constituyentes mediante reacciones químicas.

Laboratorio de química con matraces Erlenmeyer de líquidos coloridos, balanza analítica, agitador magnético y tubo de ensayo con sustancia verde.

Diferenciación entre Mezclas Homogéneas y Heterogéneas

Las mezclas son sistemas materiales compuestos por dos o más sustancias puras que retienen sus identidades y pueden separarse por métodos físicos. A diferencia de las sustancias puras, las mezclas no poseen una composición fija, y sus propiedades varían según la proporción de sus componentes. Se dividen en homogéneas, donde la composición es uniforme y los componentes no son distinguibles a simple vista ni con un microscopio óptico, como en soluciones de sal en agua, y heterogéneas, donde los componentes son visibles y pueden separarse físicamente, como en una mezcla de arena y agua o en materiales compuestos como el granito.

Métodos de Separación de Mezclas

Existen varios métodos físicos para separar los componentes de una mezcla. La filtración se utiliza para separar sólidos de líquidos en mezclas heterogéneas, como la arena del agua. La evaporación es un proceso que permite recuperar un soluto disuelto al evaporar el solvente, como la obtención de sal a partir de agua de mar. La decantación se aplica para separar líquidos inmiscibles de diferentes densidades, como aceite y agua. La destilación es un método para separar componentes de una mezcla homogénea de líquidos basado en sus diferentes puntos de ebullición. La cristalización permite la separación de un soluto que forma cristales a partir de una solución sobresaturada. Finalmente, la cromatografía es una técnica avanzada que separa sustancias basándose en su movimiento a través de un medio bajo la influencia de diferentes fuerzas.

Modelos Atómicos y la Estructura del Átomo

La comprensión de la estructura atómica ha evolucionado a través de varios modelos atómicos. El modelo de Dalton describía átomos como partículas indivisibles y uniformes. El modelo de Thomson, tras el descubrimiento del electrón, presentaba un átomo compuesto por electrones dispersos en una esfera de carga positiva, conocido como el "modelo del pudín de pasas". Rutherford, a través de su experimento de dispersión de partículas alfa, propuso un núcleo denso y positivo rodeado por electrones. Bohr desarrolló un modelo en el que los electrones orbitan el núcleo en niveles de energía discretos. Los modelos cuánticos actuales, como el modelo de Schrödinger, describen los electrones en términos de probabilidades y orbitales atómicos, proporcionando una comprensión más precisa de la estructura atómica.

El Núcleo Atómico y los Números Atómico y Másico

El núcleo atómico, compuesto por protones con carga positiva y neutrones sin carga, es el centro de masa y carga positiva del átomo. Los electrones, con carga negativa, se encuentran en regiones específicas alrededor del núcleo conocidas como orbitales. El número atómico (Z) corresponde al número de protones en el núcleo y define la identidad química del elemento, determinando su posición en la tabla periódica. El número másico (A) es la suma del número de protones y neutrones, proporcionando una indicación de la masa del núcleo. Los elementos se organizan en la tabla periódica en orden creciente de número atómico, lo que refleja la estructura periódica de sus propiedades químicas y físicas.

Iones e Isótopos: Variaciones en la Estructura Atómica

Los átomos pueden adquirir o perder electrones y transformarse en iones, que son átomos o moléculas con carga eléctrica neta. Los cationes son iones con carga positiva resultantes de la pérdida de electrones, y los aniones son iones con carga negativa formados por la ganancia de electrones. Los isótopos son átomos de un mismo elemento con igual número atómico pero distinto número másico debido a diferencias en el número de neutrones. Aunque los isótopos tienen propiedades químicas casi idénticas, sus propiedades físicas, como la masa y la estabilidad nuclear, pueden variar significativamente.

Enlaces Químicos y Formación de Compuestos

Los átomos se combinan formando compuestos mediante enlaces químicos, que son fuerzas de atracción entre átomos. Los enlaces iónicos se forman entre metales y no metales cuando los electrones se transfieren de un átomo a otro, resultando en la formación de iones. Los enlaces covalentes ocurren cuando dos no metales comparten pares de electrones. Los compuestos iónicos generalmente forman redes cristalinas con una estructura tridimensional extensa, mientras que los compuestos covalentes pueden formar moléculas discretas o redes covalentes extendidas. Los enlaces metálicos, característicos de los metales, implican una "mar de electrones" que proporciona propiedades como la conductividad eléctrica y la maleabilidad.

Óxidos, Hidruros y Nomenclatura Química

Los óxidos son compuestos formados por la combinación de oxígeno con otro elemento. En la nomenclatura de óxidos y otros compuestos binarios, se utilizan subíndices para equilibrar los números de oxidación de los elementos, asegurando que la carga total sea neutra. Los hidruros pueden ser metálicos, formados por la combinación de hidrógeno con metales, o no metálicos, resultantes de la unión de hidrógeno con no metales de ciertos grupos. La nomenclatura química de estos compuestos puede incluir prefijos numéricos para indicar la proporción de elementos o el estado de oxidación en números romanos para clarificar la fórmula química, facilitando la identificación y comunicación de la composición de los compuestos.

¿Quieres crear mapas a partir de tu material?

Inserta tu material y en pocos segundos tendrás tu Algor Card con mapas, resúmenes, flashcards y quizzes.

Prueba Algor

Aprende con las flashcards de Algor Education

Haz clic en las tarjetas para aprender más sobre el tema

Las sustancias puras se dividen en ______ y ______, siendo los primeros imposibles de descomponer en sustancias más simples por métodos químicos habituales.