Introducción a la Química: Conceptos, Historia y Aplicaciones

Introducción a la Química

La química es la ciencia que estudia la materia, su composición, estructura, propiedades y los cambios que experimenta durante las reacciones químicas. Es una ciencia que abarca un extenso campo de actividades, como la industria, la agricultura, la medicina, entre otras. Para una mejor comprensión de los fenómenos naturales, la química se relaciona con otras ciencias como la biología, la física, la arqueología y la geología.

Aportaciones de la Química a la Vida Cotidiana

• Agricultura: abonos e insecticidas.
• Alimentación: conservadores y aditivos alimentarios.
• Medicina: antibióticos y antivirales.
• Industria: derivados del petróleo y productos químicos en general.

La Alquimia: Precursora de la Química Moderna

La alquimia es una antigua práctica protocientífica y una disciplina filosófica que combina elementos de la química, la metalurgia, la física, la medicina, la astrología, la semiótica, el misticismo, el espiritualismo y el arte. Estaba vinculada a la transmutación de la materia y perseguía, entre otros, los siguientes objetivos:

• Encontrar el secreto de la eterna juventud.
• Crear homúnculos, es decir, generar vida artificialmente.
• Transformar metales comunes en oro a través de la piedra filosofal.
• Alcanzar un nuevo plano espiritual o trascender la condición humana.

Descubrimientos de la Alquimia

Durante sus investigaciones, los alquimistas descubrieron varios elementos y compuestos:

• Metales: oro, plata, cobre, estaño, hierro, mercurio, zinc y magnesio.
• No metales: fósforo, azufre, arsénico y antimonio.
• Ácidos: sulfúrico, clorhídrico (muriático), nítrico, acético, fórmico y cítrico.
• Compuestos: agua mineral, amoníaco, alcohol y pólvora.

Alquimistas Famosos

• Isaac Newton
• Santo Tomás de Aquino
• Tycho Brahe
• Antoine Lavoisier (26-08-1743 / 08-05-1794), considerado el padre de la química moderna, célebre por su frase: «En la naturaleza nada se crea ni se destruye, todo se transforma».

Propiedades de la Materia

Propiedades Generales

Son aquellas que se encuentran en toda clase de materia y dependen de la cantidad de materia presente.

• Masa: cantidad de materia contenida en un cuerpo.
• Volumen: espacio que ocupa un cuerpo.
• Inercia: propiedad por la que los cuerpos tienden a permanecer en reposo o en movimiento.
• Movilidad: capacidad de un cuerpo para cambiar su posición como resultado de la interacción con otros cuerpos.

Propiedades Específicas

Son aquellas que permiten diferenciar un cuerpo de otro, haciéndolos únicos en la naturaleza.

• Impenetrabilidad: imposibilidad de que dos cuerpos ocupen el mismo espacio simultáneamente.
• Porosidad: presencia de pequeños espacios vacíos entre las partículas que conforman un cuerpo.
• Divisibilidad: capacidad de un cuerpo de dividirse en partes más pequeñas hasta llegar a moléculas y átomos.
• Peso: fuerza de atracción gravitacional que ejerce la Tierra sobre los cuerpos.

Propiedades Físicas

Son aquellas que se pueden determinar sin alterar la composición de la sustancia.

• Densidad: relación entre la masa y el volumen de un cuerpo.
• Dureza: resistencia que opone un cuerpo a ser rayado.
• Maleabilidad: capacidad de una sustancia para ser convertida en láminas.
• Estado físico: estado en el que se encuentra un cuerpo (sólido, líquido o gaseoso).
• Solubilidad: capacidad de una sustancia para disolverse en un líquido a una temperatura determinada.
• Punto de fusión: temperatura a la cual un sólido pasa al estado líquido.
• Ductilidad: capacidad de una sustancia para ser convertida en hilos, como el cobre.
• Temperatura: medida de la energía cinética promedio de las partículas de un cuerpo.
• Punto de ebullición: temperatura máxima que alcanza un líquido antes de pasar al estado gaseoso.
• Conductividad: capacidad de un material para conducir calor y electricidad.

Propiedades Químicas

Son aquellas que se manifiestan al alterar la estructura interna o molecular de una sustancia al interactuar con otras.

• Descomposición térmica: cambio en la composición de una sustancia al aplicarle calor.
• Combustión: oxidación rápida que se produce a altas temperaturas y deja un residuo compuesto por sales minerales llamado cenizas.
• Oxidación: combinación de una sustancia con el oxígeno.
• Reactividad: capacidad de una sustancia para reaccionar con otras.

Mezclas y Métodos de Separación

¿Qué son las Mezclas?

Una mezcla es la combinación de dos o más sustancias en la que cada una conserva sus propiedades individuales. La mayoría de los materiales que nos rodean son mezclas, incluyendo los ingredientes de las recetas de cocina.

Características de las mezclas:

• Los componentes mantienen su identidad.
• Su composición puede ser variable.
• Se pueden separar por métodos físicos, como calentamiento, filtración, uso de imanes (si alguno de los componentes tiene propiedades magnéticas), destilación, etc.

Tipos de Mezclas

1. Mezcla homogénea: es aquella en la que no se pueden distinguir sus componentes a simple vista. Presenta una sola fase. Ejemplo: una limonada (agua, zumo de limón y azúcar).
2. Mezcla heterogénea: es aquella en la que sí se pueden observar sus componentes a simple vista. Presenta dos o más fases. Ejemplo: ensalada de frutas, agua con aceite.

Clasificación de las Mezclas

• Homogéneas:
  • Disoluciones:
    • Soluto: sustancia que se disuelve.
    • Solvente: sustancia que disuelve al soluto.
• Heterogéneas:
  • Suspensión: fase dispersa (sólido insoluble) y fase dispersante (líquido).
  • Coloide: fase dispersa (sustancia que se disuelve) y fase dispersante (medio para dispersar).

Métodos de Separación de Mezclas

• Decantación: separación de mezclas heterogéneas de líquidos inmiscibles o de un sólido insoluble en un líquido. Ejemplo: separación de aceite y agua.
• Filtración: permite separar mezclas heterogéneas de un sólido insoluble en un líquido. Ejemplo: colado de jugos.
• Cristalización
• Tamizado
• Cromatografía
• Destilación
• Centrifugación
• Imantación