Introducción a la Química y el Método Científico

• La química es el estudio de la materia y sus propiedades, así como de cómo cambia la materia.

Ciencia y Método Científico

• La ciencia es un proceso sistemático para adquirir conocimiento sobre el mundo natural.
• El método científico es un enfoque estructurado para la investigación que implica observación, hipótesis, experimentación y conclusión.
• Observación es la recopilación de datos a través de los sentidos o instrumentos.
• Hipótesis es una explicación tentativa de una observación.
• Experimentación es la prueba de una hipótesis mediante la manipulación de variables y la observación de resultados.
• Conclusión es una determinación basada en los resultados experimentales que apoya o refuta la hipótesis.

Ramas de la Química

• Química orgánica es el estudio de los compuestos que contienen carbono.
• Química inorgánica es el estudio de los compuestos que no contienen carbono, incluyendo metales, minerales y compuestos inorgánicos.
• Bioquímica es el estudio de los procesos químicos en los organismos vivos.
• Química analítica es el estudio de la composición y las propiedades de la materia.
• Química física es el estudio de los principios físicos subyacentes a los procesos químicos.

Conceptos Fundamentales de la Química

• Átomo es la unidad básica de la materia.
• Elemento es una sustancia que está hecha de un solo tipo de átomo.
• Molécula es un grupo de dos o más átomos unidos químicamente.
• Compuesto es una sustancia que está hecha de dos o más elementos unidos químicamente en una proporción fija.
• Sustancia pura es una materia con una composición definida y constante, como un elemento o un compuesto.
• Mezcla es una combinación de dos o más sustancias que no están unidas químicamente.
• Propiedades físicas son las características de una sustancia que se pueden observar o medir sin cambiar la composición de la sustancia (ej., punto de fusión, punto de ebullición, densidad).
• Propiedades químicas son las características de una sustancia que describen su capacidad para cambiar en nuevas sustancias (ej., inflamabilidad, corrosividad).
• Cambios físicos son cambios que alteran la forma o apariencia de una sustancia, pero no su composición (ej., fusión, ebullición, sublimación).
• Cambios químicos son cambios que resultan en la formación de nuevas sustancias (ej., combustión, oxidación, neutralización).

Clasificación de la Materia

• La materia se clasifica en sustancias puras y mezclas.
• Las sustancias puras pueden ser elementos o compuestos.
• Las mezclas pueden ser homogéneas o heterogéneas.
• Mezcla homogénea tiene una composición uniforme en toda la muestra (ej., agua salada, aire).
• Mezcla heterogénea no tiene una composición uniforme (ej., arena y agua, ensalada).

Átomos y Moléculas

• Átomo está compuesto por protones, neutrones y electrones.
• Protón tiene carga positiva y se encuentra en el núcleo.
• Neutrón no tiene carga y se encuentra en el núcleo.
• Electrón tiene carga negativa y se encuentra orbitando el núcleo.
• Número atómico es el número de protones en el núcleo de un átomo.
• Número de masa es el número total de protones y neutrones en el núcleo de un átomo.
• Isótopo son átomos del mismo elemento que tienen diferente número de neutrones.
• Ion es un átomo o molécula que ha ganado o perdido electrones, adquiriendo una carga eléctrica.
• Catión es un ion con carga positiva.
• Anión es un ion con carga negativa.
• Molécula es un grupo de dos o más átomos unidos químicamente.
• Fórmula molecular es una representación de los tipos y números de átomos en una molécula.
• Fórmula estructural es una representación de la disposición de los átomos y los enlaces en una molécula.

Soluciones y Concentraciones

• Solución es una mezcla homogénea de dos o más sustancias.
• Solvente es la sustancia en mayor cantidad en una solución y disuelve al soluto.
• Soluto es la sustancia en menor cantidad en una solución y se disuelve en el solvente.
• Concentración es la cantidad de soluto presente en una cantidad dada de solución o solvente.
• Molaridad (M) es el número de moles de soluto por litro de solución (mol/L).
• Molalidad (m) es el número de moles de soluto por kilogramo de solvente (mol/kg).
• Porcentaje en masa (% m/m) es la masa del soluto dividida por la masa total de la solución, multiplicada por 100.
• Porcentaje en volumen (% v/v) es el volumen del soluto dividido por el volumen total de la solución, multiplicado por 100.
• Fracción molar (X) es el número de moles de un componente dividido por el número total de moles de todos los componentes en la solución.
• Partes por millón (ppm) es la cantidad de soluto en un millón de partes de solución.
• Partes por billón (ppb) es la cantidad de soluto en un billón de partes de solución.
• Dilución es el proceso de disminuir la concentración de una solución agregando más solvente.
• La ecuación de dilución es M1V1 = M2V2, donde M1 y V1 son la molaridad y el volumen iniciales, y M2 y V2 son la molaridad y el volumen finales.