Hoja de datos de química para tontos

De Chemistry For Dummies, 2ª Edición

Por John T. Moore

Durante el primer año de química de la escuela secundaria o el primer semestre de química universitaria, todos los términos, unidades de medida y átomos, moléculas, elementos y compuestos pueden parecer un poco abrumadores. Las buenas noticias: Tu clase de Química I no tiene por qué ser una tortura. Esta práctica Hoja de Trucos proporciona información básica que puedes consultar regularmente para que tu clase de química sea un poco más fácil.

Fundamentos de la unión química

En enlace, los átomos pierden, ganan o comparten electrones para tener el mismo número de electrones que el gas noble más cercano en la tabla periódica. Los enlaces iónicos, covalentes y metálicos están formados por combinaciones de metales y no metales.

• Metal + no metal = enlace iónico
• No metálico + no metálico = enlace covalente
• Metal + metal = unión metálica

Cuando dos elementos se unen iónicamente, uno o más electrones se transfieren del metal al no metal, formando iones (átomos cargados). El metal, habiendo perdido uno o más electrones, forma un catión, un ión con carga positiva; el no metal, habiendo ganado uno o más electrones, se convierte en un anión, un ión con carga negativa.

Cuando dos elementos forman un enlace covalente, uno o más pares de electrones se comparten entre estos dos elementos. En la unión metálica, que se produce en los metales (ya sea un metal puro o una aleación de dos o más metales), los electrones de valencia (capa externa) se donan a un «mar de electrones».

Conceptos de Química: Niveles de energía y orbitales

Mucha química se explica por el hecho de compartir e intercambiar electrones entre los átomos. Comprender cómo se organizan los electrones en un átomo es un componente básico de la Química I.

Los electrones en un átomo están contenidos en niveles de energía específicos (1, 2, 3, y así sucesivamente) que están a diferentes distancias del núcleo. Cuanto mayor sea el número del nivel de energía, más lejos estará del núcleo. Los electrones que están en el nivel de energía más alto se llaman electrones de valencia. Dentro de cada nivel de energía hay un volumen de espacio donde es probable que se ubiquen electrones específicos. Estos espacios, llamados orbitales, tienen diferentes formas, denotadas por una letra (s, p, d, f, g). (En la mayoría de los casos, sólo los electrones contenidos en las órbitas s y p se consideran electrones de valencia.) Los electrones buscan el nivel de energía más bajo posible.

El siguiente patrón de llenado de electrones indica cómo se llenan los electrones en los niveles de energía. Conocer este patrón es útil en muchos aspectos de la química, incluyendo la predicción de la situación de enlace de un átomo en particular y en la predicción de la geometría de un compuesto covalente.

Patrón de llenado de electrones: 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 5f

Excavando el concepto de topo en la química

El mol (abreviado mol y a veces llamado número de Avogadro) es un número de conversión que permite a un químico o estudiante de química pasar del mundo microscópico de los átomos, iones y moléculas al mundo macroscópico de gramos, kilogramos y toneladas. El mol se utiliza en la estequiometría de reacción para predecir la cantidad de producto que puede obtenerse a partir de una determinada cantidad de reactivo o la cantidad de reactivo necesaria para producir una determinada cantidad de producto.

Si conoce las partículas, lunares o gramos de una sustancia, puede calcular las otras dos mediciones utilizando la siguiente ecuación:

1 mol = 6,022 × 1023 partículas/mol = peso de la fórmula expresado en gramos

Identificación de isótopos a través de representaciones

En la Química I, puede que tenga que identificar isótopos, que son átomos del mismo elemento que tienen diferentes números de neutrones. La siguiente representación le permite identificar un isótopo específico de un elemento. Se utiliza ampliamente para equilibrar las reacciones nucleares.

X = símbolo del elemento

Z = número atómico (número de protones)

A = número de masa (número de protones + número de neutrones)

Conversiones comunes de medidas para química

Para tener éxito en su clase de Química I, usted necesita tener un firme entendimiento de las medidas básicas de química y cómo convertirlas de una medida a otra.

A continuación se presentan algunas conversiones importantes de temperatura, tamaño y presión, así como prefijos métricos para memorizar para su clase de química:

Conversiones de temperatura:

• F = 9/5(°C) + 32
• °C = 5/9(°F – 32)
• K = °C + 273

Conversiones inglés/métricas:

• 1 pulgada = 2,54 cm
• 1 lb = 454 g
• 1 qt = 0.946 L

Conversión de presión:

• 1atm = 760 mmHg = 760 torr

Prefijos métricos comunes:

• milli- = 0.001
• centi- = 0.01
• kilo- = 1.000

La Química Básica de Ácidos y Bases

Mucha química requiere que usted entienda la diferencia entre ácidos y bases. Un ácido es una sustancia que dona un ión H+ a otra especie química llamada base. Una base es una sustancia que acepta (se combina con) un ión H+.

Si necesita saber la concentración del ión H+ en la solución, puede hacerlo representando la molaridad de H+,[H+]. Otra forma de representar la concentración de H+ es el pH, que es el logaritmo negativo de la molaridad de H+. La siguiente ecuación muestra esta relación matemática así como la forma de calcular la molaridad de H+ dado el pH:

pH = -log[H+];[H+] = 10-pH

• pH = 7 es neutro.
• Un pH inferior a 7 es ácido.
• Un pH superior a 7 es básico.

La Ley del Gas Combinado y la Ley del Gas Ideal

Al estudiar las propiedades de los gases, es necesario conocer las relaciones entre las variables de volumen (V), presión (P), temperatura Kelvin (T) y la cantidad en lunares (n) para poder calcular la información que falta (P, V, T, o n) y resolver problemas de estequiometría de reacción. Aunque los pares de variables tienen relaciones individuales, las dos leyes más importantes y útiles del gas son la ley combinada del gas y la ley del gas ideal:

Ley combinada de gas (P1V1)/T1
=
(P2V2)/T2(T debe estar en Kelvin)Ley de gas idealPV = nRT(R = 0.0821 L atm/K.mol)