«La química puede ser una cosa buena o mala. Es buena cuando haces el amor con ella. Es mala cuando rompes con ella». -Adam Sandler

La química es una asignatura que se puede estudiar en el instituto o en la universidad como parte de los estudios superiores.

Algunos optan por seguir aprendiendo química porque les gustó estudiar los conceptos básicos y quieren ampliar sus conocimientos sobre la materia, mientras que otros se ven obligados a estudiar esta asignatura durante los últimos años de secundaria.

En honor a la verdad, estudiar química es un gusto adquirido. No todos aprecian esta disciplina científica que implica el examen de los elementos, compuestos formados por átomos, moléculas e iones. La comprensión de su composición, estructura, propiedades y comportamientos puede ser pan comido para algunos y la peor pesadilla de otros. 

Sin embargo, estudiar los conceptos básicos de química tiene muchas ventajas debido a que se la conoce como la ciencia central, ya que combina matemáticas, física, biología y medicina. El campo de la química es bastante extenso con muchas prácticas diferentes que se pueden estudiar y que cubren muchos temas interesantes que intrigarán profundamente a cualquier entusiasta de la ciencia.

Sin más preámbulos, Superprof va a presentarte algunos de los conceptos básicos de la química, como las reacciones químicas, los elementos, la estructura de Lewis, la tabla periódica y los líquidos y gases, por ejemplo.

No importa si te gusta la ciencia o no, este artículo instruirá a cualquier persona sobre los fundamentos de la química y le brindará la capacidad de defenderse si el tema surge en una conversación.

Las reacciones químicas

definicion reaccion quimica
Algo tan simple como cocinar o freír un huevo es una reacción química.

Experimentamos reacciones químicas todo el tiempo. Ya sea que estés cocinando, encendiendo un fuego o simplemente respirando, se produce una reacción química.

En una reacción química, las moléculas o iones se reorganizan y forman una nueva estructura. El núcleo atómico permanece intacto y solo los electrones se transfieren para formar enlaces químicos. El número de átomos de los elementos no cambia y permanece igual desde el principio hasta el final de la reacción química, aspecto que fue descubierto por Antoine Lavoisier.

Es muy importante destacar que las reacciones químicas no son lo mismo que los cambios físicos y la diferencia más notable es que en una reacción química los átomos forman nuevos productos, moléculas y compuestos, mientras que en un cambio físico los átomos conservan la misma disposición que antes.

Es imposible percibir el cambio molecular de una reacción química a simple vista. Sin embargo, hay señales que nos ayudan a notar la diferencia, como cambios de temperatura, burbujas o cambios de color.

Los átomos y moléculas que interactúan entre sí se denominan reactivos y los átomos y moléculas que se producen por la reacción se denominan productos. Por tanto, la ecuación química sería la siguiente:

Reactivo1 + reactivo2 +... ----->... producto1 + producto2 +...

Los que hayan estudiado química y tengan conocimientos básicos sobre reacciones químicas, pueden escribir la ecuación en una versión abreviada:

a A + b B +... -----> c C + d D +...

Las reacciones químicas se pueden dividir en cuatro tipos diferentes:

  • Síntesis o combinación directa.
  • Descomposición.
  • Sustitución o desplazamiento.
  • Doble sustitución o doble desplazamiento.

Hay tantos ejemplos de diferentes reacciones químicas que se pueden observar diaria o semanalmente. Estos son algunos de los ejemplos:

  • Encender un fuego o crear una llama.
  • Hornear un bizcocho u otros productos.
  • Cocer o freír un huevo.
  • Ver los plátanos pudrirse.
  • Cocinar una hamburguesa.

Lo que acabamos de ver es solo la punta del iceberg. Hay mucho que aprender sobre las reacciones químicas. ¡Busca más información si estás interesado!

Los elementos y la tabla periódica

tabla periodica
La tabla periódica se utiliza para organizar los elementos en diferentes columnas en función de sus propiedades.

Un elemento químico es una sustancia pura en su forma más simple que no se puede descomponer más.

Los científicos han descubierto hasta ahora 118 elementos químicos. Se sabe que 94 de estos elementos se encuentran comúnmente en la naturaleza y los 24 restantes son sintéticos y artificiales.

El elemento más abundante en nuestro universo es el hidrógeno y en la Tierra es el hierro. El elemento más común del cuerpo humano y de la tierra es el oxígeno.

Un elemento tiene un solo átomo y se caracteriza por su número de protones en el núcleo de sus átomos. Esto se conoce como número atómico y se indica con el símbolo Z.

Los elementos que no están mezclados y están en su estado más puro tienen todos el mismo número de protones, mientras que los que se consideran mezclas tienen diferentes protones y átomos.

Solo hay unos pocos elementos que son completamente puros y no se han combinado como, por ejemplo, el cobre, la plata, el oro y el azufre, por nombrar solo algunos. Mientras que un ejemplo de un elemento mixto sería el aire atmosférico, que es una mezcla de nitrógeno, oxígeno y argón.

Se pueden observar ejemplos de diferentes elementos en la tabla periódica. El primer elemento, con un solo protón, es el hidrógeno; el segundo elemento es el helio con dos protones, y el tercero es el litio con tres protones. Los elementos y el número de protones continúan en la tabla periódica hasta llegar a 118, que es el elemento recientemente descubierto: el oganesón.

La tabla periódica es la disposición de elementos más utilizada. Los elementos están organizados y divididos por el número atómico, la configuración de electrones y propiedades químicas recurrentes. Las filas de la tabla se denominan períodos y las columnas se denominan grupos. Fue elaborada por Mendeleev, uno de los químicos más importantes de la historia.

Hay 18 grupos o columnas en la tabla periódica que se han creado para colocar elementos con comportamientos químicos similares en el mismo lugar. Solo siete de los 18 grupos tienen nombre:

  • Grupo 1: Metales alcalinos.
  • Grupo 2: Metales alcalinotérreos.
  • Grupo 15: Pnictógenos.
  • Grupo 16: Calcógenos.
  • Grupo 17: Halógenos.
  • Grupo 18: Gases nobles.

Los colores de fondo de los elementos identifican la subcategoría de metal, metaloide y no metal. Hay una variedad de tablas periódicas y los colores no están estandarizados. Depende principalmente de las preferencias personales, pero las categorías se mantienen iguales.

Aprender más sobre la tabla periódica puede ser muy interesante y te ayudará a comprender el uso de diferentes elementos.

El enlace químico y la estructura de Lewis

enlaces quimicos
Los enlaces covalentes son cruciales para la estructura de moléculas orgánicas como nuestro ADN y las proteínas.

El enlace químico es la atracción entre átomos, iones y moléculas que permite la formación de compuestos químicos. Los enlaces tienen diferentes niveles de fuerza, ya que algunos son más fuertes como los enlaces covalentes, iónicos y metálicos y otros son más débiles como las interacciones dipolo-dipolo, las fuerzas de dispersión de London y los enlaces de hidrógeno.

Los enlaces más fuertes que mantienen unidas las moléculas se consideran permanentes, mientras que los enlaces más débiles son temporales y se rompen después de un tiempo. Independientemente de la fuerza de los enlaces, estos son necesarios para la química de nuestros propios cuerpos y la vida misma.

Los científicos han descubierto que la razón más común por la que se forman los enlaces químicos es que los átomos intentan alcanzar su nivel de energía más estable posible. ¡Es uno de los descubrimientos en química más importantes!

En química, así como en la vida, los opuestos se atraen. La atracción de los electrones cargados negativamente que rodean el núcleo y los protones cargados positivamente que están dentro del núcleo provoca una atracción que crea un enlace químico.

Hay varios tipos de enlaces químicos:

  • Los enlaces iónicos: se forman entre iones con cargas opuestas. Un ejemplo es la sal de mesa. Los iones de sodio cargados positivamente y los iones cargados negativamente se atraen entre sí y crean cloruro de sodio.
  • Enlaces covalentes: losátomos se vuelven más estables al compartir electrones en lugar de perderlos o ganarlos. Los enlaces covalentes son mucho más comunes que los enlaces iónicos en las moléculas de los organismos vivos. Cuantos más electrones compartan dos átomos, más fuerte será el enlace covalente. 
  • Enlaces covalentes polares: en este tipo de enlace los electrones son compartidos de manera desigual por los átomos y pasan más tiempo cerca unos de otros. Debido a la distribución desigual de electrones entre los átomos, las cargas se desarrollan en diferentes partes de la molécula.
  • Enlaces covalentes apolares: se forman entre dos átomos de un mismo elemento o entre los átomos de los diferentes elementos que comparten electrones por igual.
  • Enlaces de hidrógeno: los enlaces covalentes polares que tienen hidrógeno contienen una ligera carga positiva porque los electrones son atraídos hacia el otro elemento. Como resultado de esta atracción, el hidrógeno será atraído por cualquier carga negativa y a esto se le llama enlace de hidrógeno.

Estructura de puntos de Lewis

Las estructuras de puntos de Lewis muestran el enlace entre átomos y moléculas y los pares de electrones solitarios que pueden existir en la molécula.

Esta estructura fue introducida en 1916 por Gilbert N. Lewis en su artículo titulado El átomo y la molécula. La estructura de puntos de Lewis amplió el concepto del diagrama de puntos de electrones al añadir algunas líneas para representar los pares compartidos en un enlace químico. 

Es una forma rápida y fácil de mostrar la configuración de electrones de valencia de átomos separados cuando no se han realizado conexiones o enlaces previos.

Acidez y basicidad

Las sustancias se pueden determinar como un ácido o una base. Una reacción ácido-base es una reacción química común entre un ácido y una base. Se puede utilizar para determinar el pH de una sustancia o líquido.

Muchos científicos han creado sus propias teorías ácido-base para calcular los niveles de pH, definir correctamente las sustancias y observar cuidadosamente las reacciones. ¡La química es divertida!

Ácidos y bases de Svante Arrhenius

Esta teoría de los ácidos data de 1884 y es una de las más conocidas en la actualidad. Arrhenius pasó la mayor parte de su tiempo observando la sal y sus cambios cuando se pone en agua.

En esta teoría de los ácidos, se requiere agua, solo se permiten los ácidos próticos, que son necesarios para producir iones de hidrógeno, solo se permiten los ácidos hidróxidos, los ácidos producen iones H+ en soluciones acuosas y las bases producen iones OH- en los líquidos.

Ácidos y bases de Gilbert Newton Lewis

Esta es la teoría de los ácidos menos estricta, ya que solo se examinan los pares de electrones y se omiten los protones. Los conceptos básicos de esta teoría incluyen el hecho de que los ácidos son aceptores de pares de electrones y que las bases son donantes de pares de electrones.

Teoría de los ácidos de Brønsted-Lowry

Las reacciones ácido-base se describen como un ácido que libera un protón y una base que acepta un protón. Algunas de las características de esta teoría son que los ácidos son donantes de protones, las bases son aceptores de protones, las soluciones a base de agua son aceptables, las bases distintas de los hidróxidos son aceptables por todos y solo los ácidos próticos son aceptables.

Los ácidos tienen diferentes propiedades y se pueden distinguir por su sabor amargo, comportamiento corrosivo, las soluciones de agua conducen corrientes eléctricas y reaccionan con bases para crear sales y agua. Estas son solo algunas de las propiedades, los ácidos también se pueden determinar de otras formas.

Las bases se pueden diferenciar de los ácidos si el sabor es amargo, son resbaladizas o jabonosas y no cambian el color del tornasol (un tinte vegetal azul).

acidos y bases
¿Sabías que el vinagre es un tipo de ácido?

Los diferentes tipos de ácido que se pueden observar regularmente son:

  • Ácido cítrico.
  • Ácido láctico.
  • Vinagre.
  • Ácido carbónico.
  • Ácido ascórbico.

Algunos ejemplos de las bases más comunes incluyen:

  • Detergentes.
  • Jabones.
  • Lejía.
  • Amoniaco.

¿Quieres aprender más sobre los ácidos y las bases? ¡Busca más información sobre las teorías que hemos mencionado!

La química puede ser una materia muy diversa e intrigante de comprender. Si te interesa esta disciplina científica, no tendrás problema en estudiar los conceptos básicos tú mismo desde tu sofá. Si estás pensando en qué disciplina científica estudiar, ¡la química es una buena opción!

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Marisol

Traductora y correctora. Lectora empedernida. Me encanta viajar, la música y vivir nuevas experiencias.