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La teoría atómico-molecular de la materia

1. LA CIENCIA Y A MATERIA.

  • Materia: es todo aquello que ocupa un lugar en el espacio y tiene masa.
  • Física: estudia los cambios que experimente la materia en los que no alteran su naturaleza.
  • Química: estudia la composición de la materia y los cambios en los que alteran su composición.

1.1. Tipos de propiedades que identifica sustancias:

  • Propiedades generales: pueden ser cualquier valor para una muestra de matera y no sirven para identificar a una sustancia. Ej: masa, volumen, temperatura,…
  • Propiedades características: son aquellas que tienen un valor propio y característico de cada sustancia; sirven para identificar el tipo de sustancia. Ej: densidad, punto de ebullición, punto de fusión, dureza, solubilidad,…

1.2. Tipos de propiedades que dependen de la cantidad de materia:

  • Propiedades extensivas: son aquellas cuyo valor depende de la cantidad de materia que forme la muestra. Ej: masa, volumen,…
  • Propiedades intensivas: son aquellas cuyo valor no depende de la cantidad de materia que forme la muestra. Ej: densidad,….

1.3. Tipos de propiedades:

  • Propiedades físicas: son aquellas propiedades que muestran as sustancias en situaciones en las que no se altera su composición.
  • Propiedades químicas: son aquellas propiedades que se muestran cuando se altera la composición.
  • Densidad: es una propiedad intensiva que mide la relación que existe entre la masa y el volumen de un cuerpo. En el SI se mide en Kg/m3.

d= m/V

 

2. COMO SE PRESENTA LA MATERIA.

  • Sustancia pura: es aquella cuya composición no cambia cualesquiera que sean las condiciones físicas en las que se encuentre. Pueden ser compuestos o elementos.
  • Compuestos: son sustancias puras formadas por átomos de varios tipos. Se pueden descomponer en sustancias simples por procedimientos físicos.
  • Elementos: son sustancias puras formadas por un único tipo de átomos. No se pueden descomponer en otras más simples por ningún procedimiento.
  • Mezcla: es aquella que resulta de la combinación de varias sustancias puras. Los componentes de una mezcla se pueden separar utilizando procedimientos físicos. Puede ser heterogénea u homogénea.
  • Mezcla heterogénea: mezcla cuyos componentes se pueden distinguir por procedimientos óptimos.
  • Mezcla homogénea o disolución: mezcla cuyos componentes no se pueden distinguir por procedimientos óptimos convencionales. Cualquier porción de la disolución tienen la misma composición y propiedades.

2.1. Técnicas para separar mezclas

2.1.1. Técnicas para separar mezclas heterogéneas:

  • Criba: se utiliza para separar mezclas sólidas en las que uno de los componentes de la mezcla tiene un tamaño de partícula muy distinto del otro.
  • Separación magnética: cuando uno de los componentes de la mezcla es un metal ferromagnético se puede separa del resto utilizando un imán.
  • Filtración: se utiliza para separar un sólido de un líquido en el que no está disuelto. Las placas filtrantes separan los componentes de una mezcla según el tamaño de la partícula.
  • Centrifugación: se utiliza para separar sólidos en suspensión cuando el sólido es muy poco denso, tarda mucho en irse al fondo. Para que esto sea más rápido, se coloca la mezcla en una centrifugadora (hace girar la mezcla). Al girar, los componentes sólidos de la mezcla se depositan en el fondo por orden decreciente de densidad.
  • Decantación: se usa para separar dos líquidos que tienen distinta densidad. Para esto se usa un embudo especial llamado embudo de decantación.

2.1.2. Técnicas para separar mezclas homogéneas:

  • Destilación: se usa para separar líquidos con diferente punto de ebullición o un líquido de un sólido que este disuelto en él. La mezcla se mete en un recipiente y se calienta, cuando se alcanza la temperatura a la que hierve el primer líquido, sus vapores se escapan de la mezcla y se hacen pasar por un refrigerante en el que se enfrían y salen en estado líquido.
  • Liofilización: consiste en eliminar el agua de una mezcla desecándola a vacío.
  • Cristalización: se utiliza para purificar un sólido. La sustancia que se purifica se disuelve mejor en un líquido en caliente. Llegará un momento en el que el exceso de sólido disuelto formará cristales que se separaran del líquido.
  • Cromatografía: se usa para separar los distintos componentes de una mezcla homogénea aprovechando su distinta afinidad o apetencia por un disolvente.

3. ESTUDIO CIENTÍFICO DE LA MATERIA.

a. Leyes ponderales:

  • Ley de la conservación de la masa o ley de Lavoisier: la materia no se crea ni se destruye, solo se transforma. En una reacción química: la masa de las sustancias de partida es la misma que la masa de las sustancias que se obtienen.
  • Ley de las proporciones definidas o ley de Proust: siempre que dos o más elementos se combinan para formar un mismo compuesto, lo hacen en una proporción en masa constante.
  • Ley de las proporciones múltiples o ley de Dalton: cuando dos elementos se combinan para formar más de un compuesto, las cantidades de uno de los elementos que se combinan con una cantidad fija de otro guardan entre sí una relación de número enteros sencillos.

b. Teoría atómica de Dalton:

  • Todos los elementos están formados por átomos pequeñísimos, que son partículas indivisibles e indestructibles.
  • Todos los átomos de un elemento son exactamente iguales en masa y en las demás propiedades, y distintos de los átomos de cualquier otro elemento.
  • Un compuesto químico está formado por átomos de compuesto, todos iguales entre sí. Cada átomo de compuesto está constituido por átomos de distintos elementos que se combinan en una relación de números enteros sencillos.
  • En una reacción química los átomos se recombinan, y así unas sustancias se transforman en otras diferentes.

c. Leyes volumétricas:

  • Ley de los volúmenes de combinación o ley de Gay-Lussac: en las reacciones entre gases los volúmenes de las sustancias que reaccionan y los de los productos, medidos en las mismas condiciones de presión y temperatura, guardan una relación de números enteros y sencillos.
  • Hipótesis de Avogadro: en iguales condiciones de presión y temperatura, volúmenes iguales de gases diferentes contienen el mismo número de partículas.

d. Teoría atómico-molecular:

  • Toda materia está formada por átomos pequeñísimos indivisibles e indestructibles (hoy sabemos que esto no es correcto).
  • Todos los átomos de un elemento son exactamente iguales en masa y en las demás propiedades, y distintos de los átomos de cualquier otro elemento (excepción→isótopos).
  • Todas las sustancias, simples y compuestas, están formadas por moléculas que resultan de la unión de átomos del mismo o distintos elementos.
  • Todas las moléculas de una misma sustancia son iguales entre sí. Y son distintas a cualquier otra que forma otra sustancia.
  • Las moléculas de las sustancias simples están formadas por átomos del mismo elemento. Si la molécula está formada por un solo átomo, se identifica con el átomo; si está formada por más de uno, se indica cuántos átomos están enlazados en una molécula. Ej: H2, P4,…
  • Las moléculas de las sustancias compuestas están formadas por átomos de dos o más elementos diferentes que se combinan en relaciones numéricas sencillas. Ej: 1:1 →HCl; 2:1→H2O; 1:3 → NH3,…
  • En una relación química los átomos se recombinan, y así unas sustancias se transforman en otras diferentes.

4. LA MEDIDA DE LA CANTIDAD DE SUSTANCIA.

 

  • Masa atómica relativa: es la masa de sus átomos con relación a la doceava parte de la masa del átomo de carbono-12. Es un número adimensional.

 

  • Uma (unidad de masa atómica, u): es una cantidad de materia igual a la doceava parte de un átomo del isótopo de carbono-12. Una uma equivale a 1,66•10-27 Kg.

Mol:

  • Un mol de átomos es la cantidad de un elemento químico que contiene tantos átomos como hay en 0,012 Kg de carbono-12. La masa de un mol de átomos equivale a su masa atónica relativa expresada en gramos y contiene hay el número de Avogadro de átomos (6,022•1023 átomos).
  • Un mol de un compuesto es la cantidad de ese compuesto equivale a su masa molecular relativa expresada en gramos. Hay el número de Avogadro de moléculas.

5. LA FÓRMULA DE LAS SUSTANCIAS.

 

  • Fórmula empírica: indica los elementos que forman un compuesto y en qué proporción se combinan sus átomos, expresada con los números enteros más sencillos. A veces es la fórmula abreviada de su la molecular.

 

  • Fórmula molecular: indica los elementos que forman un compuesto y cuántos átomos de cada uno hay en una molécula del compuesto.

La composición centesimal de una sustancia indica el tanto por ciento en masa de cada uno de los elementos que la integran.

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