Conceptos básicos de Química
Introducción
¡Hola respetable estudiante!
¿Cómo te has sentido? ¿Qué te ha parecido esta unidad de aprendizaje? Espero que la encuentres fascinante. Te comparto los siguientes temas que son muy interesantes, ampliarán tus conocimientos y desarrollarán tus habilidades.
Después de conocer sobre cambios físicos que ocurren en los objetos, principalmente sobre el movimiento de estos, en esta clase revisaremos los principios de la química, sabiendo que su base fundamental es el principio de conservación de la materia, lo que se cumple a nivel de átomos, moléculas, compuestos y mezclas.
El objetivo de abordar estos temas corresponde a que se comprenda la forma en que en el medio ambiente interacciona a nivel molecular para que existan procesos químicos que permiten que la vida exista. Las transformaciones que a nuestra vista pasan desapercibidas, teniendo una cantidad inimaginable de reacciones desde la fotosíntesis, las reacciones que se realizan a cada momento en nuestro cuerpo, las reacciones que se dan entre los compuestos y elementos del aire, la atmósfera, la tierra, el agua, lo que nos dará la oportunidad de proponer estrategias para el cuidado del medio ambiente, sabiendo las consecuencias de utilizar los recursos naturales de manera responsable. Sigamos adelante con esta lección para adentrarnos en el mundo de la química.
Te invito a conocer con mucho ánimo más sobre el tema.
Desarrollo del tema
3.1 La materia y su conservación
La conservación de la materia se refiere a la ley de la conservación de la masa o materia, la cual reconoce que la materia no se crea ni se destruye durante una reacción química, sólo se transforma. Este descubrimiento fue posible gracias a que Lavoisier utilizaba la combustión, y que cuando calentaba metales cuando se encontraban expuestos al aire, ganaban peso al ser calcinados o cuando simplemente los dejaba en un frasco cerrado, no ocurría el aumento de peso. Ante tal situación dedujo que ese peso venía de algún lado y propuso que el aire proporcionaba este adicional para lograr una masa mayor, pues ya era de su conocimiento que la materia no se creaba. Así que logró, mediante experimentos controlados, saber sobre la cantidad de aire que podía adherirse al metal en calcinación.
Un ejemplo de la conservación de la materia ocurre con la combustión de los hidrocarburos como la gasolina, en la que al arder comienza a desaparecer para generar otro compuesto que es dióxido de carbono con agua. También puede representarse la reacción del gas metano en presencia de oxígeno:
En apoyo a tu aprendizaje te invito a revisar los siguientes videos:
3.2 Átomos, moléculas, iones, enlaces
Las rocas, el agua, el aire, la ropa que usamos, los utensilios en la cocina, los muebles de casa y hasta nosotros estamos conformados de átomos. El átomo es la unidad básica de la materia y que no se mueven por el mundo y el espacio accidentalmente, sino que se han combinado con otros átomos e interaccionan con ellos para formar los enlaces químicos.
Los enlaces químicos nos ayudarán a entender sobre las propiedades de los compuestos, moléculas y átomos de los que están formados todos los materiales con los que convivimos diariamente, además de las reacciones química que ocurren en cada momento, lo que permite que existan los cambios químicos que observamos en nuestra vida.
Cuando nos referimos a enlaces o uniones entre los elementos para formar compuestos o moléculas, podremos referirnos a los enlaces iónicos y los enlaces covalentes.
Enlace iónico
A nivel atómico, los enlaces iónicos se presentan cuando un átomo pierde o gana electrones que se encuentran en su última capa (en la capa de valencia). Como resultado de esta transferencia de electrones, se forman los iones, que también corresponde a átomos o partículas que mantienen una carga positiva o negativa. A las partículas o especies negativas los conocemos como aniones y a las especies positivas se les conoce como cationes. Para el caso del cloruro de sodio que se forma de un enlace iónico entre sodio y el cloro, donde podremos mencionar que el sodio tiene un electrón mientras que el cloro tiene siete electrones en su capa de valencia o de su última capa como podremos visualizar en el siguiente esquema. Por lo tanto, para crear un enlace iónico, el sodio entrega su electrón al cloro, cubriendo la regla del octeto para que ambos elementos se estabilicen al tener su última capa completa, ya que el cloro tendrá 8 electrones. Al formar un anión y un catión y tener cargas opuestas, éstas se atraen fuertemente, quedando unidos por un enlace iónico:
De entre las principales características de los compuestos que contienen enlaces iónicos, son sólidos cristalinos y se rompen con mucha facilidad como ocurre para el caso de la sal de mesa, siendo solubles en agua y contando con puntos de fusión muy altos. La conducción del calor y de la electricidad es una de sus propiedades físicas, ya que lo hacen cuando se encuentran disueltos en agua, lo anterior porque se promueve el movimiento entre los iones formados. El número de electrones que se perdieron, y entonces la carga del ion, se indica después del símbolo químico, por ejemplo, la plata Ag pierde un electrón para convertirse en Ag +, mientras que el Zn pierde dos electrones para convertirse en Zn 2+.
Enlace covalente
Cuando se comparten los electrones entre elementos, es otro modo que tienen los átomos para formar enlaces químicos. De esta manera, se forman enlaces covalentes que gracias al movimiento de sus electrones promueven la formación de enlaces covalentes polares y enlaces covalentes no polares. Al compartirse electrones se puede dar de manera equitativa donde los electrones compartidos pertenecen a los elementos con que se forma el enlace. Cuando los electrones pasan mayor tiempo en alguno de los elementos de la unión, corresponde a un enlace covalente polar.
Como se sabe el agua es una molécula formada por dos átomos de hidrógeno (H) y uno de oxígeno (O), que da lugar al compuesto químico H2O, formando un enlace covalente entre el oxígeno y cada uno de los átomos de hidrógeno.
El enlace covalente se presenta entre elementos similares o entre no metales, lo que los hace malos conductores del calor y la electricidad. La propiedad que les permite a los elementos de compartir electrones y mantenerse unidos, da la posibilidad de que se agrupen en moléculas y de mucha frecuencia en las moléculas de los organismos vivos.
Enlace metálico
Se forma entre átomos de metales, organizándose en estructuras que permiten el flujo continuo de electrones, mejor conocida como mar de electrones, esto permite que los átomos de los metales, como tienen pocos electrones en la última capa, los pierden fácilmente. Como los electrones pueden moverse con mucha facilidad, los metales son excelentes conductores del calor y la electricidad. También les confieren la propiedad de la alta maleabilidad y ductilidad. Otra de las propiedades de los metales más importantes es su elevado punto de fusión, siendo que a temperatura ambiente se encuentran en estado sólido.
Te invito a revisar el siguiente video complementario:
3.3 Reacciones químicas
Una reacción química se da cuando se juntan dos o más sustancias en las que se pueden establecer los tipos de enlaces que ya revisamos y que las sustancias participantes en ella se transforman en otras con diferentes propiedades físicas y químicas. A las sustancias iniciales se les llaman “reactivos” y a las que se forman y aparecen en segundo momento se llaman “productos”. La masa de los reactivos es la misma antes y después de la reacción con la formación de los productos, es decir, se cumple el principio de conservación de la materia. Esto sucede porque sólo se lleva a cabo una reestructuración entre los átomos de los reactivos, para formar los nuevos enlaces de los productos.
A continuación te invito a consultar la siguiente presentación en donde conocerás los diferentes tipos de reacciones químicas.
Una ecuación química es una forma de representar de manera resumida, mediante símbolos y fórmulas, que representan a los elementos y compuestos en una reacción química. En ella determinamos las sustancias que participarán en la reacción química, además se proponen los productos y se indican las proporciones de las sustancias que participan en la reacción. Para verificar que haya ocurrido una reacción química es necesario observar lo siguiente:
- Producción de un gas (se produce una efervescencia).
- Cambia la temperatura del matraz o recipiente donde ocurre la reacción (representa la liberación o absorción de energía).
- En los reactivos participantes se presenta un cambio de color.
- Aparece una sustancia insoluble lo que corresponde a la formación de un precipitado.
Es importante mencionar que dentro de las reacciones químicas se presentan los siguientes símbolos más comunes:
Se tiene que tomar en cuenta para escribir una ecuación química lo siguiente:
- Saber cómo reaccionan las sustancias y qué nuevos productos se forman.
- Toda ecuación química debe estar balanceada, considerando que debe de existir la misma cantidad de átomos de un mismo elemento de ambos lados de la ecuación química (en reactivos y en productos). Por ejemplo, se presenta la siguiente reacción de descomposición:
Te invito a revisar el siguiente video para complementar el tema de reacciones químicas:
Conclusión
El mundo de la química se reformuló cuando se propuso que la materia no se crea ni se destruye, ya que permitió que los fenómenos que ocurren de manera continua y que no son perceptibles a la vista del ser humano, fueran retomados y se profundizara en lo que realmente ocurría recurriendo a las reacciones químicas, a los átomos, a los enlaces que se encuentran presentes en cada objeto, animal, material con los que interaccionamos todos los días.
Por lo anterior se comenzó a estructurar la química de acuerdo con los enlaces iónicos, covalentes y metálicos y a relacionarlos con las situaciones que ocurren en cada fenómeno que nos permiten tener comodidades y percepciones de la vida. Además, fue posible explicar que existen las reacciones químicas, las que pueden ser clasificadas de acuerdo a cada parte presente en las mismas como reactivos y productos.
Has finalizado la clase. ¡Muchas felicidades, vas por muy buen camino en este trayecto, sigue caminando paso a paso!, revisa las fuentes de consulta auxiliar para que te ayuden a comprender el tema. No olvides realizar la tarea y mandarla como corresponde. Nos encontramos en la próxima sesión.