Introducción a la Química: Composición de la Materia y Reacciones Químicas


QUÍMICA

COMPOSICIÓN DE LA MATERIA

1. Sustancias Puras: Elementos y Compuestos

Una sustancia pura es aquella que tiene unas propiedades específicas que la caracterizan y que sirven para diferenciarla de otras sustancias. Pueden ser elementos o compuestos.

  • Compuesto químico: Son sustancias puras que se pueden descomponer en otras más sencillas por métodos químicos.
  • Elementos químicos: Son sustancias puras que no pueden descomponerse en otras más sencillas.

Las sustancias puras tienen propiedades específicas que las caracterizan.

2. La Materia está Formada por Átomos

Todas las sustancias están formadas por unas partículas muy pequeñas e indivisibles llamadas átomos.

  • Cada elemento químico está formado por átomos iguales que, a su vez, son diferentes a los átomos de otros elementos químicos.
  • Los compuestos están formados por la unión de dos o más átomos diferentes. Además, la proporción de átomos de cada clase que se unen para formar una sustancia es siempre la misma.

Los átomos son tan pequeños que no podemos verlos, ni siquiera utilizando microscopios.

3. Partículas Elementales o Subatómicas

La teoría de Dalton no es del todo correcta. El átomo sí se puede dividir y está formado por otras partículas más pequeñas: protones, electrones y neutrones.

Los protones y neutrones se encuentran en el centro formando el núcleo; los electrones están moviéndose alrededor del núcleo.

Los protones tienen carga positiva, los neutrones no tienen carga y la carga de los electrones es negativa; su masa es muy pequeña.

4. Elementos Químicos

Lo que diferencia a los átomos de los elementos es el número de protones del núcleo, el número atómico.

El número atómico es lo que diferencia los átomos de un elemento de los átomos de otro elemento distinto.

Cada elemento químico tiene un nombre que se representa mediante un símbolo.

5. Átomos, Moléculas y Cristales

Los átomos pueden unirse de diferentes maneras. Podemos encontrar los átomos aislados o unidos, formando moléculas o cristales.

  • Átomos aislados: Los gases nobles son los únicos elementos que podemos encontrar formados por átomos aislados.
  • Moléculas: Los átomos de los elementos que no son gases nobles se pueden unir, formando agrupaciones llamadas moléculas.
    • Las moléculas de los elementos están constituidas por átomos iguales.
    • Las moléculas de los compuestos son el resultado de la unión de átomos distintos.
  • Cristales: En los cristales hay un gran número de átomos unidos entre sí, formando agrupaciones.
    • Los elementos que se encuentran en estado sólido forman cristales en los que se unen muchos átomos del elemento.
    • Hay compuestos sólidos formando cristales.

6. Las Fórmulas y las Sustancias

Para representar un elemento utilizamos símbolos. Para representar una sustancia utilizamos una fórmula.

En la fórmula química escribimos los símbolos de todos los elementos que contienen la sustancia acompañados de subíndices, que expresan el número de átomos de cada clase.

La fórmula de un compuesto nos informa de los elementos que intervienen en la molécula y su número.

7. Elementos en la Naturaleza

El elemento más abundante es el oxígeno, tanto en la materia inerte como en la materia viva. El segundo elemento más importante en la materia viva es el carbono. Se encuentra sobre todo en los compuestos que forman la materia viva, mientras que en la corteza terrestre es el silicio.

REACCIONES QUÍMICAS

1. Cambios Físicos y Cambios Químicos

  • Cambios químicos: Son aquellos en los que unas sustancias se transforman en otras sustancias diferentes, con naturaleza y propiedades diferentes.
  • Cambios físicos: Son aquellos en los que ninguna sustancia se transforma en otra diferente.

En los cambios de estado puede parecer que la sustancia que cambia de estado cambia su naturaleza. Sin embargo, no es así; los cambios de estado son cambios físicos ya que la sustancia sigue siendo la misma aunque en otro estado de agregación.

2. Cambios Químicos

a) Reactivos y Productos

Los cambios químicos, en los cuales se modifica la naturaleza de las sustancias que intervienen, se denominan reacciones químicas.

Los hechos que nos pueden servir para detectar si se ha producido un cambio químico son: la aparición repentina de sustancias sólidas; el cambio de color; desprendimiento de gases; y aumento o disminución brusca de temperatura.

  • Las sustancias que hay antes de producirse el cambio y que desaparecen se llaman reactivos.
  • Las sustancias que hay después de producirse el cambio y que aparecen o se generan se llaman productos.
Propiedades de los Reactivos y Productos

Las propiedades de las sustancias dependen fundamentalmente de dos aspectos:

  • El número y tipo de átomos que las constituyen.
  • La disposición espacial de los átomos.

En las reacciones químicas se producen roturas y formaciones de los enlaces químicos, por lo que los átomos de reactivos y productos están unidos de forma diferente, con enlaces diferentes y con posiciones espaciales diferentes. Por ello, las propiedades de los reactivos y los productos son diferentes.

b) ¿Qué Ocurre en el Interior de una Reacción?

Cuando se produce un cambio químico, se rompen determinados enlaces de los reactivos y se forman nuevos enlaces en los productos.

Un cambio químico consiste en un proceso en el que los átomos cambian la forma en la que se unen.

c) Ley de Conservación de la Masa

En los cambios químicos se produce la rotura y formación de enlaces entre los átomos, pero el número y tipo de átomos no varía. Si los átomos son los mismos, tendrán la misma masa que los productos (suma de todos los productos).

Este fenómeno es conocido como ley de conservación de la masa o ley de Lavoisier.

Ley de conservación de la masa: la suma de las masas de los reactivos es igual a la suma de las masas de los productos.

d) Energía en las Reacciones Químicas

En toda reacción química se absorbe o desprende energía. Esto se debe a que, normalmente, al romperse enlaces se gasta energía y/o al formarse enlaces nuevos se gana energía.

  • Reacciones exotérmicas: Son las que desprenden energía. La energía liberada en los enlaces nuevos que se forman es mayor que la empleada en los enlaces que se rompen.

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