Portada y Contenidos

¡Bienvenido a los fundamentos de química! Esta unidad te va a enseñar las bases que necesitas para entender cómo funciona el mundo a nivel molecular.

Vas a explorar desde los cambios físicos más cotidianos (como cuando hierve el agua) hasta los cambios químicos que crean nuevas sustancias. También descubrirás la famosa tabla periódica y por qué es tan importante.

💡 Consejo de estudio: No te agobies con todos los conceptos de una vez. La química es como un rompecabezas donde cada pieza encaja con las demás.

Orientaciones de Estudio

Tu éxito en química depende de que conectes la teoría con lo que ves cada día. Las clases presenciales y videoconferencias te darán ejemplos reales que harán que todo cobre sentido.

No te limites solo al material básico: busca información adicional, contrasta lo que aprendes y hazte preguntas. La curiosidad es tu mejor herramienta para dominar esta materia.

Recuerda que la química está en todas partes: cuando cocinas, cuando respiras, cuando tu móvil se carga. Hacer estas conexiones te ayudará a recordar los conceptos mucho mejor.

💡 Truco: Cada vez que veas un fenómeno cotidiano, pregúntate "¿qué está pasando aquí a nivel molecular?"

Materia: Concepto y Propiedades

Todo lo que puedes tocar, ver o incluso respirar es materia. Desde tu lápiz hasta el aire del aula, todo tiene dos características básicas: masa (cuánta materia contiene) y volumen (cuánto espacio ocupa).

La masa se mide en kilogramos con una balanza, mientras que el volumen se mide en metros cúbicos con recipientes graduados como probetas. Estas son las propiedades generales porque las tiene toda la materia.

Pero cada sustancia también tiene propiedades específicas únicas: el agua hierve a 100°C, el hierro es magnético, el limón huele ácido. Estas propiedades son como el DNI de cada sustancia, nos permiten identificarlas.

La densidad es especial porque, aunque relaciona masa y volumen $d = m/v$, también sirve para identificar sustancias. Por eso el aceite flota sobre el agua: ¡tiene menor densidad!

💡 Dato curioso: Tu cuerpo está compuesto por materia que ocupa aproximadamente 70 litros de volumen.

Estados de la Materia

¿Te has preguntado por qué el hielo se derrite o por qué puedes comprimir un globo? Todo depende de cómo se comportan las partículas que forman la materia según la temperatura.

En los sólidos, las partículas están súper organizadas en estructuras llamadas cristales, como soldados en formación. Solo vibran en su sitio, por eso los sólidos mantienen su forma y volumen.

Los líquidos son más relajados: sus partículas se mueven libremente pero siguen juntas. Por eso adoptan la forma del recipiente pero mantienen su volumen. ¡Sin gravedad, todos los líquidos serían esferas perfectas!

Los gases son el caos total: partículas separadas moviéndose en todas direcciones hasta llenar todo el espacio disponible. Por eso puedes oler la comida desde la cocina.

💡 Curiosidad espacial: La mayor parte del universo está en estado de plasma, un gas súper caliente con partículas cargadas. ¡Las auroras boreales son plasma en acción!

Continuación: Estados y Plasma

Los líquidos tienen una característica genial: pueden fluir porque sus partículas se escurren por los huecos que aparecen entre ellas. Cuanto más los calientas, más rápido se mueven hasta que... ¡se escapan completamente convirtiéndose en gas!

Los gases son increíbles: se expanden hasta llenar cualquier recipiente porque sus partículas están súper separadas. Pueden chocar entre ellas y contra las paredes con tanta fuerza que pueden reventar un globo.

El plasma es el estado más extremo y abundante del universo. Imagínate un gas tan caliente que sus partículas se cargan eléctricamente. Las auroras boreales que ves en documentales son plasma en la atmósfera terrestre.

Los líquidos y gases se llaman fluidos porque ambos pueden fluir, algo que los sólidos no pueden hacer por tener sus partículas fijas.

💡 Dato alucinante: En el espacio, la mayor parte de la materia está en estado de plasma, no como los sólidos, líquidos y gases que conocemos en la Tierra.

Cambios de Estado

Los cambios de estado ocurren constantemente a tu alrededor y dependen de la temperatura y presión. Cuando calientas un cubito de hielo, sus partículas vibran tanto que rompen su estructura ordenada: eso es la fusión.

La vaporización puede ocurrir de dos formas: ebullición (cuando toda la masa del líquido cambia a gas a una temperatura específica) y evaporación (cuando solo la superficie se convierte en gas a cualquier temperatura). Por eso se seca la ropa tendida.

La sublimación es el cambio más espectacular: de sólido directo a gas sin pasar por líquido. El hielo seco (CO₂ congelado) hace esto, creando esa niebla que ves en conciertos y obras de teatro.

Cada proceso tiene su inverso: solidificación, condensación y sublimación regresiva. La teoría cinética explica todo: más calor = partículas más rápidas = cambio de estado.

💡 Truco de memoria: Piensa en los cambios de estado como una escalera: sólido → líquido → gas. Subir requiere calor, bajar lo libera.

Sustancias Puras y Mezclas

En la naturaleza casi nunca encontramos sustancias puras solas. El agua del grifo, el aire que respiras, incluso tu refresco favorito son mezclas de varias sustancias diferentes.

Una sustancia pura tiene propiedades fijas: el agua siempre hierve a 100°C y se congela a 0°C. Puede ser simple (como el oro, formado solo por átomos de oro) o compuesta (como el agua H₂O, con átomos diferentes pero siempre en la misma proporción).

Las mezclas homogéneas o disoluciones parecen uniformes aunque contengan varias sustancias. El agua con azúcar es transparente pero tiene dos componentes: el disolvente (agua, en mayor cantidad) y el soluto (azúcar, en menor cantidad).

Las mezclas heterogéneas son obvias: puedes distinguir sus componentes a simple vista, como agua con arena. Se pueden separar por métodos físicos: filtración, decantación o centrifugación.

💡 Ejemplo cotidiano: Tu batido de chocolate es una mezcla heterogénea, pero si lo bates mucho puede volverse casi homogéneo.

Elementos y Compuestos Químicos

Los elementos químicos son los ingredientes básicos del universo. Son sustancias puras que no se pueden dividir en nada más simple usando reacciones químicas. ¡Como los ladrillos fundamentales de toda la materia!

Cada elemento tiene un nombre único y un símbolo en la tabla periódica. El hierro (Fe), oro (Au), oxígeno (O) o helio (He) son algunos ejemplos. Están formados por átomos idénticos con las mismas propiedades químicas.

Los compuestos químicos son como recetas: combinan diferentes elementos en proporciones exactas. El agua (H₂O) siempre tiene 2 átomos de hidrógeno y 1 de oxígeno. Si cambias la receta, obtienes algo completamente diferente.

Los enlaces químicos son las fuerzas que mantienen unidos a los átomos, como un pegamento invisible. Sin estos enlaces, no existiría nada: ni tú, ni tu móvil, ni el aire que respiras.

💡 Dato increíble: Conocemos 118 elementos químicos, pero la mayoría de lo que ves está hecho con solo unos 20 elementos combinados de diferentes formas.

Átomos y Moléculas

Las moléculas son como pequeños equipos formados por átomos que trabajan juntos. Son la parte más pequeña de una sustancia que mantiene todas sus propiedades características.

El átomo es la unidad básica: la parte más pequeña de un elemento que puede participar en reacciones químicas. Si una molécula tiene átomos iguales (como O₂), es un elemento. Si tiene átomos diferentes (como H₂O), es un compuesto.

Dentro de cada átomo hay una estructura súper organizada: un núcleo central (con protones y neutrones) y una corteza donde los electrones se mueven en órbitas llamadas orbitales. ¡Imagínate un estadio de fútbol con un guisante en el centro!

Los enlaces químicos se forman cuando los átomos comparten o intercambian electrones para completar sus orbitales externos. Hay tres tipos: iónico (uno da, otro recibe), covalente (comparten) y metálico (todos comparten en una nube).

💡 Perspectiva alucinante: Si pudieras ver un átomo del tamaño de un estadio, su núcleo sería como una pelota de ping-pong en el centro del campo.

Valencia Química y Enlaces

La valencia química es como el número de "manos" que tiene cada átomo para agarrarse a otros. Depende de los electrones desemparejados en su orbital más externo, que son los que pueden compartir o intercambiar.

Algunos elementos son muy sociables y se combinan fácilmente, mientras que otros, como el helio, son "antisociales" porque no tienen electrones desemparejados disponibles. ¡Por eso el helio nunca forma compuestos!

El cloro $valencia -1$ y el sodio $valencia +1$ son la pareja perfecta: cada uno tiene un electrón desemparejado que puede compartir, formando la sal que echas a las patatas fritas (cloruro de sodio, NaCl).

Entender las valencias te permite predecir qué elementos se pueden combinar y en qué proporciones. Es como conocer las reglas de un juego: una vez que las dominas, puedes jugar con confianza.

💡 Regla de oro: Los átomos siempre buscan estabilidad completando sus orbitales externos. ¡Es como si quisieran sentirse "completos"!