¿Qué es la Química?

La Química es la ciencia que estudia la composición, estructura y propiedades de la materia, incluyendo su relación con la energía y los cambios que pueden darse en ella a través de las llamadas reacciones químicas.

Propiedades de la Materia: Clasificación y Conceptos Esenciales

Propiedades Generales de la Materia

Las propiedades generales son aquellas que posee toda la materia, independientemente de su tipo o composición. No permiten diferenciar una sustancia de otra.

• Masa: Cantidad de materia de un cuerpo, medida en kilogramos.
• Peso: Fuerza con la que la gravedad atrae la masa de un cuerpo hacia el centro de un astro.
• Volumen: Cantidad de espacio que ocupa un cuerpo.
• Inercia: Resistencia de un cuerpo a cambiar su estado de reposo o movimiento.
• Porosidad: Presencia de espacios vacíos entre las partículas de la materia.
• Elasticidad: Propiedad de un cuerpo para recuperar su forma original después de ser deformado por una fuerza.
• Impenetrabilidad: Imposibilidad de que dos cuerpos ocupen el mismo espacio al mismo tiempo.
• Divisibilidad: Capacidad de la materia para dividirse en porciones más pequeñas.

Propiedades Específicas: Físicas y Químicas

Las propiedades específicas son características únicas de cada sustancia que permiten diferenciarla de otras.

Propiedades Físicas

Son aquellas que se pueden observar y medir sin que la sustancia cambie su composición química.

• Organolépticas: Se perciben a través de los sentidos (olor, color, sabor, textura).
• Dureza: Resistencia de un material a ser rayado o penetrado.
• Ductilidad: Facilidad de ciertos materiales para estirarse y formar hilos o alambres.
• Maleabilidad: Facilidad de ciertos materiales para extenderse y formar láminas delgadas.
• Densidad: Relación entre la masa y el volumen de una sustancia.
• Punto de Ebullición y de Fusión: Temperaturas a las que una sustancia cambia de estado (líquido a gas y sólido a líquido, respectivamente).
• Solubilidad: Capacidad de una sustancia para disolverse en otra.
• Conductividad Térmica y Eléctrica: Capacidad de una sustancia para conducir calor o electricidad.

Propiedades Químicas

Describen la capacidad de una sustancia para reaccionar con otras, transformando su composición química.

• Reactividad: Capacidad de una sustancia para reaccionar químicamente con otras, transformando su composición.
• Combustión: Capacidad de una sustancia para arder (reaccionar rápidamente con oxígeno), liberando energía.
• Oxidación: Proceso químico en el que una sustancia pierde electrones.
• Reducción: Proceso químico en el que una sustancia gana electrones.

Propiedades Cuantitativas, Cualitativas, Extensivas e Intensivas

• Propiedades Cuantitativas: Aquellas que pueden ser medidas y expresadas con un valor numérico y una unidad. Ejemplos: masa, volumen, densidad, tiempo, longitud, temperatura.
• Propiedades Cualitativas: Aquellas que se describen mediante cualidades o características no numéricas. Ejemplos: color, olor, estado de agregación.
• Propiedades Extensivas: Dependen de la cantidad de materia presente. Su valor cambia si la cantidad de sustancia varía. Ejemplos: masa, volumen, longitud.
• Propiedades Intensivas: No dependen de la cantidad de materia presente. Su valor permanece constante independientemente de la cantidad de sustancia. Ejemplos: temperatura, densidad, punto de fusión, punto de ebullición, solubilidad.

Métodos de Separación de Mezclas

Los métodos de separación son procedimientos físicos que permiten separar los componentes de una mezcla sin alterar la composición química de las sustancias.

Tamizado

El tamizado es un método físico para separar mezclas de partículas sólidas de diferentes tamaños. Consiste en hacer pasar la mezcla por un tamiz o cedazo, donde las partículas más pequeñas atraviesan los poros y las más grandes quedan retenidas. Ejemplo: Separación de arena y grava.

Filtración

La filtración es una operación que permite separar mezclas heterogéneas de un sólido insoluble disperso en un líquido. La mezcla se hace pasar a través de un medio poroso (como papel filtro), donde el sólido queda retenido y el líquido (filtrado) lo atraviesa. Es eficaz para separar sólidos de partículas muy pequeñas. Ejemplo: Preparación de café o té.

Decantación

La decantación es un procedimiento físico que separa componentes de una mezcla heterogénea (sólido-líquido o líquido-líquido) basándose en sus diferencias de densidad. El componente más denso se asienta en el fondo, permitiendo la separación del menos denso. Ejemplos: Potabilización del agua (separación de sedimentos), separación de aceite y agua, obtención de la nata de la leche.

Sedimentación

La sedimentación es el proceso natural por el cual las partículas sólidas suspendidas en un líquido se asientan en el fondo debido a la gravedad. Es un método utilizado para separar sólidos insolubles de un líquido, especialmente cuando las partículas son finas. Ejemplo: Clarificación de aguas residuales.

Destilación

La destilación es un proceso de separación que aprovecha las diferencias en los puntos de ebullición de los componentes de una mezcla (generalmente homogénea y líquida). Implica la vaporización selectiva de un componente y su posterior condensación. Ejemplos: Obtención de bebidas alcohólicas (alambique), refinación de petróleo, purificación de agua.

Extracción

La extracción es una técnica que permite separar un componente (soluto) de una mezcla mediante la adición de un segundo disolvente. Este segundo disolvente debe ser inmiscible con la mezcla original y tener una mayor afinidad por el soluto a separar. Ejemplo: Extracción de cafeína del café, extracción de aceites esenciales.

Centrifugación

La centrifugación es un método que acelera la sedimentación de partículas sólidas o líquidos inmiscibles de diferente densidad en una mezcla, aplicando una fuerza centrífuga. Es especialmente útil para separar componentes muy finos o coloidales. Ejemplos: Separación de componentes sanguíneos (plasma, glóbulos), secado de ropa en lavadoras, separación de ADN.

Imantación

La imantación o separación magnética es un proceso que utiliza las propiedades magnéticas de algunas sustancias para separarlas de otras no magnéticas en una mezcla. Ejemplo: Separación de limaduras de hierro de arena, recuperación de metales ferrosos en reciclaje.

Cromatografía

La cromatografía es un conjunto de técnicas que permiten la separación, identificación y cuantificación de los componentes de mezclas complejas. Se basa en la diferente afinidad de los componentes por una fase estacionaria y una fase móvil. Es un método extremadamente versátil y potente. Ejemplo: Detección de sustancias en muestras forenses, separación de pigmentos vegetales.

Cristalización

La cristalización es un procedimiento para separar un sólido disuelto de un líquido en una mezcla homogénea. Consiste en formar cristales del soluto a partir de una solución sobresaturada, ya sea por enfriamiento o evaporación del disolvente. Ejemplo: Obtención de sal de mesa a partir de agua de mar, purificación de azúcar.

La Materia: Concepto y Clasificación

Concepto de Materia

La materia es todo aquello que ocupa un espacio y posee masa. Es la sustancia de la que están hechos todos los objetos físicos y puede ser percibida y medida.

Clasificación de la Materia

Sustancias Puras

Las sustancias puras son formas de materia que tienen una composición química definida y propiedades características. No pueden separarse en otras sustancias más simples por métodos físicos. Se dividen en elementos y compuestos.

Mezclas

Una mezcla homogénea (o disolución) es aquella en la que sus componentes están distribuidos uniformemente, de modo que no se distinguen a simple vista y presenta una sola fase. Ejemplos: Aire, agua salada, vino, café con leche, aleaciones metálicas.

Una mezcla heterogénea es una combinación de sustancias en la que sus componentes no están distribuidos uniformemente y pueden distinguirse a simple vista, presentando dos o más fases. Ejemplos: Ensalada, agua con aceite, agua con arena, granito.

Elementos Químicos y Nomenclatura

Un elemento químico es una sustancia pura que no puede descomponerse en otras más simples por métodos químicos. Cada elemento se representa por un símbolo único. La nomenclatura química es el conjunto de reglas y fórmulas que permiten nombrar y representar estos elementos y sus combinaciones.

El Átomo: Concepto y Componentes

El átomo es la unidad más pequeña de un elemento químico que conserva sus propiedades. Es la partícula fundamental que compone toda la materia ordinaria.

El átomo está compuesto por un núcleo central y una nube electrónica que lo rodea. El núcleo contiene protones (partículas con carga eléctrica positiva) y neutrones (partículas sin carga eléctrica). Los electrones (partículas con carga eléctrica negativa) se encuentran orbitando alrededor del núcleo.

Moléculas: Concepto y Ejemplos

Una molécula es la partícula más pequeña de una sustancia pura que puede existir de forma independiente y que conserva todas las propiedades químicas de esa sustancia. Está formada por dos o más átomos unidos químicamente. Los átomos pueden ser del mismo elemento (como en O₂ o O₃, ozono) o de diferentes elementos (como en H₂O).

Compuestos Químicos: Concepto y Ejemplos

Un compuesto químico es una sustancia pura formada por la unión química de dos o más elementos diferentes en proporciones fijas. Las propiedades de un compuesto son distintas a las de los elementos que lo componen. Ejemplos: Agua (H₂O), Dióxido de carbono (CO₂), Cloruro de sodio (NaCl).

Fórmulas Químicas: Componentes e Interpretación

Componentes de una Fórmula Química

• Símbolos químicos de los elementos.
• Subíndices numéricos que indican la cantidad de átomos de cada elemento.
• Paréntesis, utilizados para agrupar átomos o iones poliatómicos.

Ejemplos de Interpretación de Fórmulas

CO (Monóxido de Carbono):

• 1 átomo de Carbono (C)
• 1 átomo de Oxígeno (O)

H₂SO₄ (Ácido Sulfúrico):

• 2 átomos de Hidrógeno (H)
• 1 átomo de Azufre (S)
• 4 átomos de Oxígeno (O)

Mg(OH)₂ (Hidróxido de Magnesio):

• 1 átomo de Magnesio (Mg)
• 2 grupos Hidroxilo (OH), lo que significa 2 átomos de Oxígeno (O) y 2 átomos de Hidrógeno (H).