¿Qué es la Química?

La química es la ciencia que trata de la naturaleza y la composición de la materia, y de los cambios que esta experimenta.

Fenómenos Químicos

Los fenómenos químicos son aquellos que alteran la estructura y composición de la materia. Algunos ejemplos son:

• Un papel quemado.
• Un trozo de acero en herrumbre.
• Un vino que se transforma en vinagre por la acción de la bacteria Acetobacter aceti.

¿Cómo ocurre un fenómeno químico?

Ocurre acompañado de una variación de energía. Dicho de otro modo, la transformación en la composición de la materia implica necesariamente una liberación o absorción de energía.

Los fenómenos que ocurren con la liberación de energía son denominados exotérmicos. La materia que resulta de una transformación exotérmica, en general, es más estable que aquella que le dio origen.

Propiedades Químicas

Son las propiedades que determinan el tipo de fenómeno químico (transformación) que cada material específico es capaz de sufrir.

Ejemplo: La leche puede transformarse en yogur, pero no puede transformarse en óxidos o hidróxidos de hierro.

Propiedades Funcionales

Son propiedades que se encuentran entre las organolépticas y las químicas, y son presentadas por determinados grupos de materias, identificados por desempeñar alguna función. Ellas pueden ser:

• Acidez: encontrada en el vinagre (debido al ácido acético) o en el limón (debido al ácido cítrico).

Fenómenos Alotrópicos

El fenómeno alotrópico se presenta cuando los elementos químicos enlazan sus átomos de formas diferentes. Esto origina que dichos compuestos tengan propiedades químicas distintas.

Estados de la Materia y Cambios Físicos

Estados de Agregación

Líquido

• Masa: constante
• Volumen: constante
• Forma: variable

Ocupa un volumen fijo, pero es necesario colocarlo en un recipiente para contenerlo.

Gaseoso

• Masa: constante
• Volumen: variable
• Forma: variable

Un gas no tiene forma ni volumen definido, por lo que debe almacenarse en un recipiente cerrado.

Plasma

El plasma está compuesto por cationes, es decir, átomos que han perdido electrones y, por lo tanto, tienen carga eléctrica positiva (al tener más protones que electrones).

Condensado de Bose-Einstein

Es un fenómeno cuántico que se manifiesta a escalas macroscópicas.

Condensado Fermiónico

El condensado fermiónico es una nueva forma de materia creada en el laboratorio. Se trata de una nube de átomos de potasio congelados a temperaturas extremadamente bajas.

Cambios de Estado

Evaporación

Es el paso del estado líquido al gaseoso por un aumento de la temperatura.

Ebullición

El punto de ebullición de un líquido es la temperatura a la cual este hierve cuando se expone a la presión de la atmósfera.

Sublimación

Es un proceso a través del cual se pasa del estado sólido de la materia al estado gaseoso, sin necesidad de transitar por el estado líquido.

Licuación o Licuefacción

Es el paso del estado gaseoso al líquido por disminución de la temperatura y aumento de la presión. Un ejemplo es el gas licuado de petróleo (GLP).

Estructura Fundamental de la Materia

Átomo

Es la partícula más pequeña de un elemento que puede participar en una reacción química.

Molécula

Es la unidad individual (partícula) sin carga de un compuesto, formada por la unión de dos o más átomos.

Compuesto

Son sustancias que resultan de la unión química de dos o más elementos en proporciones definidas.

Mezclas y Suspensiones

Mezclas

Una mezcla es una sustancia que está formada por varios componentes (dos o más) que no pierden sus propiedades y características por el hecho de mezclarse, ya que no se produce una reacción química entre ellos.

Coloides

Es una sustancia cuyas partículas pueden encontrarse en suspensión en un líquido. Merced al equilibrio coloidal, dichas partículas no pueden atravesar la membrana semipermeable de un osmómetro.

Enlaces Químicos y Fuerzas Intermoleculares

Enlace Iónico

En los enlaces químicos, los átomos pueden transferir o compartir sus electrones de valencia. En el caso extremo en que uno o más átomos pierden electrones y otros los ganan con el fin de producir una configuración de electrones de gas noble, el enlace se denomina enlace iónico.

Enlace Covalente

Los enlaces químicos covalentes implican el intercambio de un par de electrones de valencia por dos átomos, en contraste con la transferencia de electrones en los enlaces iónicos.

Enlace Metálico

El enlace metálico es una fuerza que se encarga de mantener unidos a los átomos en una sustancia metálica. En la mayoría de los casos, la capa de electrones más externa de cada uno de los átomos metálicos se superpone con una gran cantidad de átomos que se encuentran a su alrededor.

Fuerzas de Van der Waals

Las fuerzas intermoleculares son las que se crean entre moléculas. Estas pueden generar atracción o repulsión y son las que permiten que las sustancias tengan diferentes propiedades físicas, como el estado de agregación de la materia, la tensión superficial, la densidad, la solubilidad o el punto de ebullición.

Estructura Atómica y Representaciones

Configuración Electrónica

La configuración electrónica del átomo de un elemento corresponde a la ubicación de los electrones en los orbitales de los diferentes niveles de energía. Aunque el modelo de Schrödinger es exacto solo para el átomo de hidrógeno, para otros átomos es aplicable el mismo modelo mediante aproximaciones muy buenas.

Estructura de Lewis

La estructura de Lewis es toda aquella representación de los enlaces covalentes dentro de una molécula o un ion. En ella, dichos enlaces y los electrones se representan con puntos o guiones largos. La mayoría de las veces, los puntos corresponden a los electrones no compartidos y los guiones a los enlaces covalentes.

Reacciones y Ecuaciones Químicas

Balance de Ecuaciones Químicas

El balanceo de ecuaciones químicas implica que todos los elementos presentes en dicha ecuación tengan el mismo número de átomos a cada lado. Para lograr esto, se hace necesario utilizar métodos de balanceo para asignar los coeficientes estequiométricos adecuados a cada especie presente en la reacción.

Método de Tanteo o Prueba y Error

Consiste en observar que en cada miembro de la ecuación se tengan los átomos en la misma cantidad. Para el balanceo de ecuaciones por el método de tanteo es importante conocer la Ley de la conservación de la masa, que se enuncia del siguiente modo: «En una reacción química, la suma de las masas de las sustancias reaccionantes es igual a la suma de las masas de los productos de la reacción».

Tipos de Reacciones Químicas

Reacciones de Adición

Una reacción de adición, en química orgánica, es una reacción donde una o más especies químicas se suman a otra (sustrato) que posee al menos un enlace múltiple, formando un único producto. Esto implica en el sustrato la formación de dos nuevos enlaces y una disminución en el orden o multiplicidad del enlace.

Reacciones de Descomposición

Las reacciones de descomposición son aquellas en las que, a partir de un compuesto, se forman dos o más sustancias. En esta reacción, los átomos que forman un compuesto se separan para dar los productos.

Reacciones de Sustitución Simple

Cuando un elemento, por afinidad química, reemplaza en el compuesto a otro que tenga el mismo tipo de valencia, se origina una reacción por sustitución simple o de desplazamiento.

Reacciones de Sustitución Doble

Las reacciones de doble sustitución, de doble desplazamiento o de metátesis, son aquellas en las que dos elementos que se encuentran en compuestos diferentes intercambian sus posiciones, formando dos nuevos compuestos.