Pregrado
  1. Química general  1.1. Introducción a la Química  1.2. Estructura atómica  1.2.1. Partículas subatómicas  1.2.2. Modelo Atómico  1.2.3. Números cuánticos  1.2.4. Configuración Electrónica  1.2.5. Tendencias periódicas  1.2.6. Isotopes and their applications  1.3. Enlace químico  1.3.1. Enlace iónico  1.3.2. Enlaces covalentes  1.3.3. Enlace Metálico  1.3.4. Hibridación  1.3.5. Geometría molecular y teoría VSEPR  1.3.6. Polaridad del enlace y momento dipolar  1.4. Estequiometría  1.4.1. Concepto de mol  1.4.2. Fórmula empírica y molecular  1.4.3. Reactante limitante y reactante en exceso  1.4.4. Porcentaje de Rendimiento y Pureza  1.4.5. Cálculo de dilución  1.5. Estados de la materia  1.5.1. Leyes de los Gases  1.5.2. Materia y Fuerzas Intermoleculares  1.5.3. Estructuras Sólidas y Cristalinas  1.5.4. Diagrama de fases  1.5.5. Plasma y fluido supercrítico  1.6. Reacciones químicas  1.6.1. Tipos de Reacciones Químicas  1.6.2. Balanceo de ecuaciones químicas  1.6.3. Reacciones termoquímicas  1.6.4. Perfiles de energía de reacción  1.7. Soluciones y mezclas  1.7.1. Unidades de concentración  1.7.2. Propiedades del síndrome  1.7.3. Solubilidad y Reglas de Solubilidad  1.7.4. La ley de Henry y la ley de Raoult  1.7.5. Coeficiente de partición  1.8. Equilibrio químico  1.8.1. La ley de acción de masas  1.8.2. El principio de Le Chatelier  1.8.3. Cociente de reacción  1.8.4. Para usar esta calculadora en línea para la constante de equilibrio, ingrese la constante de equilibrio (Eq.) y presione el botón de calcular. Aquí es cómo se puede explicar el cálculo de la constante de equilibrio con los valores de entrada dados -> 0.05 = 0.05/0.  1.8.5. Equilibrio ácido-base  1.9. Ácidos y bases  1.9.1. Definiciones de Arrhenius, Brønsted–Lowry y Lewis  1.9.2. pH y pOH  1.9.3. Titulación ácido-base  1.9.4. Solución Buffer  1.9.5. Indicador ácido-base  1.9.6. Polyprotic Acids and Bases  1.10. Electroquímica  1.10.1. reacciones redox  1.10.2. Celdas Galvánicas y Electrolíticas  1.10.3. Ecuación de Nernst  1.10.4. Electrólisis  1.10.5. Leyes de Faraday de la electrólisis  1.11. Termodinámica  1.11.1. Leyes de la Termodinámica  1.11.2. Entalpía, entropía y energía libre de Gibbs  1.11.3. Espontaneidad de las reacciones  1.11.4. Ciclos termodinámicos (Ley de Hess, ciclo de Carnot)  1.12. Cinética  1.12.1. La ley de velocidad y el orden de reacción  1.12.2. Energía de Activación y Catalizador  1.12.3. Teoría de colisiones  1.12.4. Mecanismo de reacción  1.12.5. Teoría del estado de transición
  2. Química orgánica  2.1. Estructura y relaciones  2.1.1. Hibridación en Compuestos de Carbono  2.1.2. Resonancia y aromatización  2.1.3. Orbitales moleculares  2.1.4. Efectos inductivo y mesomérico  2.2. Hidrocarburos  2.2.1. Hidrocarburos  2.2.2. Alqueno  2.2.3. Alquinos  2.2.4. Compuestos aromáticos  2.2.5. Cicloalcanos y Conformación  2.3. Grupo Funcional  2.3.1. Alcoholes y fenoles  2.3.2. Éteres y epóxidos  2.3.3. Aldehídos y cetonas  2.3.4. Ácidos carboxílicos y derivados  2.3.5. Aminas  2.3.6. Ésteres y amidas  2.3.7. Tioles y sulfuros  2.4. Estereoscópico  2.4.1. Isomería en Estereoquímica  2.4.2. Quiralidad y actividad óptica  2.4.3. Análisis estructural  2.4.4. Diastereómeros y Enantiómeros  2.5.1. Reacciones de sustitución  2.5.2. Reacciones de eliminación  2.5.3. Reacciones de adición  2.5.4. Reacciones radicales  2.5.5. Reacciones de reordenamiento  2.5.6. Reacciones Pericíclicas  2.6. Espectroscopía y análisis estructural  2.6.1. Espectroscopía Infrarroja  2.6.2. Espectroscopía por resonancia magnética nuclear  2.6.3. Espectrometría de masas  2.6.4. Espectroscopia UV-visible  2.6.5. Cristalografía de rayos X  2.7. Química de polímeros  2.7.1. Polímeros de Adición y Condensación  2.7.2. Mecanismo de polimerización  2.7.3. Polímero biodegradable  2.7.4. Polímeros conductores e inteligentes
  3. Química inorgánica  3.1. Química de coordinación  3.1.1. Ligandos y compuestos de coordinación  3.1.2. Teoría del campo cristalino  3.1.3. Teoría de Orbitales Moleculares en Compuestos de Coordinación  3.1.4. Distorsión de Jahn–Taylor  3.2. Química del grupo principal  3.2.1. Metales alcalinos y alcalinotérreos  3.2.2. Halógenos y Gases Nobles  3.2.3. Los metales de transición y sus complejos  3.2.4. Lantánidos y Actínidos  3.3. Solid state chemistry  3.3.1. Redes cristalinas y celdas unitarias  3.3.2. Defectos en sólidos  3.3.3. Propiedades eléctricas y magnéticas  3.3.4. Superconductividad  3.4. Química bioinorgánica  3.4.1. Iones metálicos en biología  3.4.2. Reacciones enzimáticas con metales  3.4.3. Intoxicación por metales y desintoxicación  3.4.4. Metaloproteínas y Metaloenzimas
  4. Química física  4.1. Química Cuántica  4.1.1. Dualidad onda-partícula  4.1.2. Ecuación de Schrödinger  4.1.3. Números Cuánticos y Orbitales  4.1.4. Espectroscopía atómica y molecular  4.2. Mecánica estadística  4.2.1. Distribución de Maxwell–Boltzmann  4.2.2. Funciones de partición  4.2.3. Estadísticas de Bose-Einstein y Fermi-Dirac  4.3. Termodinámica química  4.3.1. Energía Libre de Gibbs  4.3.2. Transición de fase  4.3.3. Eficiencia termodinámica  4.4. Química de superficies  4.4.1. Absorción y Catálisis  4.4.2. Coloides y Emulsiones
  5. Química Analítica  5.1. Métodos clásicos  5.1.1. Análisis Gravimétrico  5.1.2. titrímetro  5.2. Métodos instrumentales  5.2.1. Cromatografía  5.2.2. Espectroscopía  5.2.3. Métodos electroanalíticos  5.2.4. Difracción de rayos X
  6. Química Industrial  6.1. Petroquímica  6.2. Principios de ingeniería química  6.3. Química Verde  6.4. Farmacéuticos y Síntesis de Medicamentos
  7. Bioquímica  7.1. Carbohidratos  7.2. Proteínas y enzimas  7.3. Lípidos y membranas  7.4. Ácidos nucleicos  7.5. Metabolismo y Bioenergética  7.6. Cinética enzimática y mecanismo

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Química general


La química general es un curso de ciencia fundamental que se enseña principalmente a estudiantes de pregrado. Sirve como un curso de introducción que sienta las bases para comprender los principios de la química que se aplican en contextos del mundo real. El principal propósito es crear un marco de conocimiento que pueda ampliarse en cursos más avanzados. En esta lección, exploraremos varios conceptos y principios centrales para la química general.

1. Introducción a la materia y sus estados

La materia se define como todo lo que ocupa espacio y tiene masa. Existe en diferentes estados, principalmente sólido, líquido y gas, dependiendo de la disposición y energía de sus moléculas.

  • Sólidos: Las partículas en los sólidos están empaquetadas en una estructura fija y rígida. Esto le da a los sólidos una forma y volumen definidos.
  • Líquidos: Las partículas en los líquidos están cerca unas de otras, pero no son rígidas como los sólidos. Los líquidos tienen un volumen fijo, pero adoptan la forma de su recipiente.
  • Gases: Las partículas en los gases están lejos unas de otras y se mueven libremente, por lo que los gases no tienen una forma ni volumen definidos.

2. Átomos y elementos

Todo en el universo está compuesto de átomos, que son las unidades más pequeñas de los elementos. Un elemento es una sustancia pura que contiene sólo un tipo de átomo, representado por un símbolo químico único, como H para hidrógeno o O para oxígeno.

La estructura atómica incluye lo siguiente:

  • Protón: Partícula con carga positiva en el núcleo.
  • Neutrones: Partículas con carga neutra también ubicadas en el núcleo.
  • Electrones: Partículas con carga negativa que orbitan alrededor del núcleo.

3. Tabla periódica de los elementos

La tabla periódica es un gráfico sistemático de todos los elementos conocidos dispuestos de acuerdo a sus números atómicos. Esta tabla ayuda a predecir las propiedades químicas y comportamientos de los elementos.

        H2O
     por Lee B. BCNOF
     NaMgAlSiPsClAr

Esta disposición permite una identificación rápida de las propiedades de los elementos, con cada fila llamada período y cada columna llamada grupo.

4. Enlace químico

Los enlaces químicos son las fuerzas que mantienen unidos a los átomos en los compuestos. Los principales tipos de enlaces químicos incluyen:

  • Enlace iónico: Formado mediante la transferencia de electrones de un átomo a otro, usualmente entre un metal y un no metal.
  • Enlaces covalentes: Enlaces donde los átomos comparten electrones, generalmente entre no metales.
  • Enlace metálico: Atracción entre electrones libres e iones metálicos, común en elementos metálicos.

Por ejemplo, en el agua (H2O), dos átomos de hidrógeno forman un enlace covalente compartiendo electrones con un átomo de oxígeno.

5. Reacciones químicas

En las reacciones químicas se reorganizan los átomos para formar nuevas sustancias. Las reacciones se representan mediante ecuaciones químicas, por ejemplo:

    2H2 + O2 → 2H2O

Los tipos de reacciones químicas incluyen síntesis, descomposición, reemplazo simple y reacciones de reemplazo doble.

6. Concepto de mol

El mol es una unidad de medida estándar en química que representa un gran número de moléculas o átomos. El número de Avogadro, 6.022 × 1023, es el número de unidades en un mol.

Es útil en estequiometría para balancear ecuaciones químicas y calcular reactivos/productos en las reacciones.

7. Soluciones y mezclas

Una solución es una mezcla homogénea de dos o más sustancias. El disolvente (el medio disolvente) y el soluto (la sustancia disuelta) son los componentes de una solución.

Por ejemplo, se forma una solución de azúcar cuando el azúcar (el soluto) se disuelve en الماء (el disolvente).

Las mezclas se pueden clasificar como homogéneas (misma composición) o heterogéneas (diferentes fases).

8. Ácidos y bases

Ácidos y bases son sustancias que pueden donar o aceptar protones (H+), respectivamente.

  • Ácidos: Sustancias que aumentan la concentración de iones de hidrógeno en una solución. Ejemplo: HCl (ácido clorhídrico).
  • Bases: Sustancias que aumentan la concentración de iones de hidróxido (OH-) en una solución. Ejemplo: NaOH (hidróxido de sodio).

La escala de pH de 0 a 14 se utiliza para medir la acidez o alcalinidad de una solución.

9. Termodinámica

La termodinámica implica el estudio de las transformaciones de energía, especialmente la transferencia de calor y trabajo en los procesos químicos.

Algunos de los conceptos clave son los siguientes:

  • Primera Ley de la Termodinámica: La energía no se puede crear ni destruir, sólo transferir.
  • Entalpía (H): Representa el contenido de calor de un sistema a presión constante.

Por ejemplo, durante la vaporización, un líquido absorbe calor para convertirse en gas, causando un cambio en la entalpía.

10. Estructura atómica y periodicidad

El modelo de Bohr del átomo ayuda a explicar la estructura atómica, donde los electrones orbitan alrededor del núcleo en trayectorias fijas. La mecánica cuántica introdujo posteriormente el concepto de nubes de electrones.

La periodicidad se refiere a las tendencias recurrentes en las propiedades de los elementos dentro de la tabla periódica, como las electronegatividades, energías de ionización y radios atómicos.

Las propiedades de los elementos cambian de manera predecible a través de diferentes períodos y grupos.

11. Dinámica y equilibrio

La cinética se centra en la velocidad de las reacciones químicas. Los factores que afectan la velocidad incluyen la concentración, la temperatura y la presencia de un catalizador.

El equilibrio ocurre cuando la tasa de la reacción directa es igual a la tasa de la reacción inversa. Para una ecuación química balanceada:

    a + b ⇌ c + d

Se refiere a un estado dinámico donde coexisten reactantes y productos.

12. Reacciones redox

Las reacciones redox implican la transferencia de electrones entre sustancias, lo que se refleja en procesos de oxidación y reducción. Las principales de importancia son:

  • Oxidación: La pérdida de electrones por una molécula, átomo o ion.
  • Reducción: Ganancia de electrones por una molécula, átomo o ion.

Un ejemplo clásico de esto es la oxidación del hierro:

    4Fe + 3O2 → 2Fe2O3

13. Conceptos básicos de química orgánica

La química orgánica es el estudio de los compuestos que contienen carbono. El carbono puede formar una amplia variedad de compuestos con cadenas y anillos, y las formas simples en que están estructurados dan lugar a una amplia variedad de productos químicos orgánicos.

Ejemplos incluyen hidrocarburos como el metano (CH4) y moléculas más complejas como la glucosa (C6H12O6).

14. Medio ambiente y relaciones prácticas

La química juega un papel vital en la resolución de problemas ambientales como la contaminación, el cambio climático y los recursos sostenibles.

Se utilizan principios químicos para desarrollar materiales amigables con el medio ambiente, comprender la disminución de la capa de ozono y crear procesos energéticamente eficientes.

La Química General anima a los estudiantes a considerar las aplicaciones en la vida real y las implicaciones globales de los fenómenos químicos, lo que fomenta una mayor investigación científica e innovación.

Conclusión

La química general sirve como un marco esencial para comprender el complejo mundo de las sustancias y reacciones químicas. Forma la base sobre la cual los estudiantes pueden desarrollar conocimientos más complejos en áreas especializadas de la química. Los conceptos aprendidos ayudan a apreciar la ubicuidad de la química en la vida cotidiana y la influencia del mundo molecular en discusiones científicas más amplias.


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