Química: es la ciencia que describe la materia, sus propiedades químicas y físicas, los cambios químicos y físicos que sufre y las variaciones de energía que acompaña a estos procesos. Podemos dividir el estudio de la química en varias áreas, algunas de ellas son:
Química orgánica: Se encarga del estudio de los compuestos que contienen carbono combinado con hidrógeno. Ejemplo: CH4, C6H6
Química inorgánica: Se encarga del estudio de los compuestos que no contienen carbono combinado con hidrógeno. Ejemplo: HCl, KI.
Química analítica: Se encarga de la determinación e identificación de las sustancias presentes en una muestra (análisis cualitativo) o con la cantidad presente de cada una (análisis cuantitativo).
Química física: Aplica las teorías matemáticas y los métodos físicos a las propiedades de la materia y al estudio de los procesos químicos y los cambios de energía.
Bioquímica: Química de los procesos de los organismos vivos.
Conceptos básicos
Materia: Es todo lo que tiene masa y ocupa espacio.
La materia puede presentarse en dos formas distintas:
Homogénea: si es completamente uniforme, esto es, que sus propiedades y composición sean las mismas en cualquier punto.
Heterogénea: si está formada por dos o más porciones diferentes, separadas por superficies definidas a través de las cuales las propiedades cambian bruscamente.
Masa: Es la cantidad de materia de un cuerpo que se mide con una balanza, y su unidad de medida es el Kilogramo (Kg). La masa de un cuerpo no varía cuando cambia su posición.
Peso: Es la cuantificación de la fuerza de atracción gravitacional ejercida sobre un cuerpo y se obtiene de la fórmula P = m * g (Segunda ley de Newton), o bien se mide en un dinamómetro (aparato que consiste en un resorte y del cual debe “colgarse” el cuerpo que, en rigor, se está pesando), y su unidad de medida es el Newton (N=Kg*m)/s2)
En la Tierra, entonces, un kilogramo masa es equivalente a un kilogramo fuerza y este último es igual a 9,8 Newtons
Energía: Se define como la capacidad de realizar trabajo o transferir calor.
Ley de la conservación de la materia:
“En una reacción química ordinaria, la masa permanece constante, es decir, la masa consumida de los reactivos es igual a la masa obtenida de los productos”
El agua es una sustancia cuya molécula está formada por dos átomos de hidrógeno y uno de oxigeno (H2O).
2H2 + O2 ----->2H2O
Ley de la conservación de la energía:
"La energía no puede crearse ni destruirse en una reacción o proceso químico. Sólo puede convertirse de una forma a otra"
Ejemplo: En las reacciones exotérmicas la energía química se convierte en energía calorífica.
Reacción exotérmica: Se denomina reacción exotérmica a cualquier reacción química que desprende energía, es decir con una variación negativa de entalpía. Ejemplo: La combustión, la mezcla de ácido sulfúrico y agua.
Reacción endotérmica: Se denomina reacción endotérmica a cualquier reacción química que absorbe energía. Ejemplo: la fusión del hielo.
Reacción endotérmica: Se denomina reacción endotérmica a cualquier reacción química que absorbe energía. Ejemplo: la fusión del hielo.
Sustancia: Sustancia química es cualquier material con una composición química definida, sin importar su procedencia. Por ejemplo, una muestra de agua tiene las mismas propiedades y la misma proporción de hidrógeno y oxigeno sin importar si la muestra se agua de un río o se crea en un laboratorio.
Una sustancia pura no puede separarse en otras sustancias por ningún medio mecánico. Estas sustancias pueden clasificarse en dos grupos; elementos y compuestos.
Elemento: Elemento es el conjunto de átomos que se caracterizan por tener el mismo número de protones (número atómico) en su núcleo. Así los átomos del elemento oxígeno tienen número atómico 8 es decir poseen 8 protones en su núcleo.
Los elementos están formados por átomos de un mismo número atómico.
Sustancia simple: Es aquella cuya molécula está formada por átomos de un solo elemento (ejemplo Helio He, sustancia simple oxígeno O2, ozono O3).
Compuesto: Un compuesto es una sustancia formada por la unión de dos o más elementos de la tabla periódica, en una razón fija. Una característica esencial es que tiene una fórmula química. Por ejemplo, el agua es un compuesto formado por hidrógeno y oxigeno en la razón de 2 a 1 (en número de átomos). Los elementos de un compuesto no se pueden dividir o separar por procesos físicos (decantación, filtración, destilación, etcétera), sino sólo mediante procesos químicos.
Son sustancias que pueden descomponerse por medios químicos en sustancias más simples, siempre en la misma relación de masas.
Estados de la materia:
Líquidos: Las partículas individuales están confinadas en un volumen dado. Adoptan la forma del recipiente que los contiene. Tienen capacidad de fluir. Son muy difíciles de comprimir.
Gas: Son mucho menos densos que los líquidos y sólidos. Ocupan todo el recipiente en el que están contenidos. Los gases pueden expandirse hasta el infinito y comprimirse con relativa facilidad.
Propiedades químicas: Una propiedad química es cualquier propiedad de un material que se hace evidente durante una reacción; es decir, cualquier cualidad que puede ser establecida solamente al cambiar la identidad química de una sustancia. En otras palabras, las propiedades químicas no pueden ser determinadas simplemente por ver o tocar la sustancia, la estructura interna debe ser afectada para que sus propiedades químicas sean investigadas.
Ejemplo: Acidez, Afinidad electrónica, concentración, energía de activación, masa atómica, solubilidad, entre muchas otras.
Propiedades Físicas: Las Propiedades Físicas de la Materia son aquellas en las que se mantienen las propiedades originales de la sustancia ya que sus moléculas no se modifican (masa, peso, volumen, densidad, maleabilidad, ductilidad). Propiedades que pueden ser observadas en ausencia de variaciones en la composición.
Las propiedades de la materia también se pueden clasificar según dependan o no de la cantidad de la sustancia presente:
Propiedades intensivas: No dependen de la masa, es decir, son iguales para grandes y pequeñas muestras de una misma sustancia. Ejemplo: Temperatura, punto de fusión, densidad, concentración.
Propiedades extensivas: Dependen de la masa o cantidad de materia de una sustancia. Ejemplo: Volumen, longitud, peso específico, peso, entre otras.
