Materia es todo aquello que ocupa un lugar en el espacio y tiene masa. La física estudia los cambios que experimenta la materia en los que no se altera su naturaleza. La química estudia la composición de la materia y los cambios en los que se altera su naturaleza. Si las propiedades sirven para identificar o no a la sustancia, pueden ser:

  • Propiedades generales: son aquellas que pueden tomar cualquier valor para una muestra de materia y que no sirven para identificar a una sustancia. Ej: masa, temperatura, volumen.
  • Propiedades características: son aquellas que tienen un valor propio y característico de cada sustancia; sirven para identificar el tipo de sustancia. Ej: la densidad, el punto de fusión, el punto de ebullición, la dureza, la solubilidad en agua o la conductividad eléctrica.

Si el valor de la propiedad depende de la cantidad de materia:

  • Propiedades extensivas: son aquellas cuyo valor depende de la cantidad de materia que forme la muestra. Ej: la masa y el volumen.
  • Propiedades intensivas: son aquellas cuyo valor no depende de la cantidad de materia que forme la muestra. Ej: la densidad de una sustancia homogénea.

Son propiedades físicas aquellas que muestran las sustancias en situaciones en las que no se altera su composición; y químicas, aquellas que se muestran cuando se altera la composición. La densidad es una propiedad que mide la relación entre la masa y el volumen de un cuerpo: d = m/v.

Sustancia pura: es aquella cuya composición no cambia cualesquiera que sean las condiciones físicas en las que se encuentre. Pueden ser:

  • Compuestos: sustancias puras formadas por átomos de varios tipos. Se pueden descomponer en sustancias simples por procedimientos químicos. Ej: H2O, FeS.
  • Elementos: sustancias puras formadas por un único tipo de átomos. No se pueden descomponer en otras más simples por ningún procedimiento.

Mezcla: es aquella que resulta de la combinación de varias sustancias puras. Los componentes de una mezcla se pueden separar utilizando procedimientos físicos.

  • Mezcla heterogénea: mezcla cuyos componentes se pueden distinguir. Cualquier porción de la disolución tiene la misma composición y propiedades. Ej: una infusión, agua con azúcar.

Técnicas para Separar Mezclas Heterogéneas

  • Cernido: se utiliza para separar mezclas sólidas en las que uno de los componentes de la mezcla tiene un tamaño de partícula muy distinto del otro.
  • Separación magnética: cuando uno de los componentes de la mezcla es un metal ferromagnético, se puede separar del resto utilizando un imán.
  • Filtración: se utiliza para separar un sólido de un líquido en el que no está disuelto.
  • Centrifugación: se utiliza para separar sólidos en suspensión.
  • Decantación: se utiliza para separar dos líquidos de distinta densidad, como el aceite y el agua.

Técnicas para Separar Mezclas Homogéneas

  • Destilación: se utiliza para separar dos líquidos con diferente punto de ebullición o un líquido de un sólido que esté disuelto en él.
  • Liofilización: es una técnica que se utiliza mucho en la industria alimentaria.
  • Cristalización: esta técnica se utiliza para purificar un sólido. La sustancia a purificar se disuelve normalmente mejor en un líquido en caliente.
  • Cromatografía: esta técnica se utiliza para separar los distintos componentes de una mezcla homogénea afinando su distinta afinidad o apetencia por un soporte o por un disolvente.
  • Electroforesis: esta técnica se utiliza para separar mezclas de sustancias cuyas moléculas tienen carga eléctrica, como las proteínas o los ácidos nucleicos.

Leyes Fundamentales de la Química

Ley de la conservación de la masa o de Lavoisier: la materia no se crea ni se destruye, solo se transforma. Dicho de otra forma, en una reacción química, la masa de las sustancias de partida (los reactivos) es la misma que la masa de las sustancias que se obtienen (los productos).

Ley de las proporciones definidas o de Proust: siempre que dos o más elementos se combinan para formar un mismo compuesto, lo hacen en una proporción en masa constante.

Ley de las proporciones múltiples o de Dalton: cuando dos elementos se combinan para formar más de un compuesto, las cantidades de uno de los elementos que se combinan con una cantidad fija del otro guardan entre sí una relación de números enteros sencillos.

Teoría atómica de Dalton: todos los elementos están formados por átomos pequeñísimos que son partículas indivisibles e indestructibles. Todos los átomos de un elemento son exactamente iguales en masa y en las demás propiedades, y distintos de los átomos de cualquier otro elemento. Un compuesto químico está formado por átomos de compuestos, todos iguales entre sí. Cada átomo de compuesto está formado por átomos de distintos elementos que se combinan en una relación de números enteros sencillos. En una reacción química, los átomos se recombinan y así unas sustancias se transforman en otras diferentes.

Ley de los volúmenes de combinación o de Gay-Lussac: en las reacciones entre gases, los volúmenes de las sustancias que reaccionan y los productos, medidos en las mismas condiciones de presión y temperatura, guardan una relación de números enteros sencillos.

Hipótesis de Avogadro: en iguales condiciones de presión y temperatura, volúmenes iguales de gases diferentes contienen el mismo número de partículas.

Teoría atómico-molecular: además de reconocer que los elementos están formados por átomos, sabemos que algunos forman moléculas que resultan de la unión de átomos en una proporción definida.

Masa atómica relativa de un elemento químico: es la masa de sus átomos con relación a la doceava parte de la masa del átomo de carbono-12. Así determinada, la masa atómica relativa es un número adimensional. Una uma es una cantidad de materia igual a la doceava parte de un átomo del isótopo de carbono-12. Equivale a 1,66 × 10-27 kg. Un mol de átomos es la cantidad de un elemento químico que contiene tantos átomos como hay en 0,012 kg de carbono-12. La masa de un mol de átomos equivale a su masa atómica relativa expresada en gramos. Un mol de un compuesto es la cantidad de ese compuesto equivalente a su masa molecular relativa expresada en gramos. En 1 mol de átomos hay el número de Avogadro de átomos. En 1 mol de un compuesto hay el número de Avogadro de moléculas.

Fórmula empírica: indica los elementos que forman un compuesto y en qué proporción se combinan sus átomos, expresada con los números enteros más sencillos.

Fórmula molecular: indica los elementos que forman un compuesto y cuántos átomos de cada uno hay en una molécula del compuesto.

Composición centesimal de una sustancia: indica el tanto por ciento en masa de cada uno de los elementos que la integran.