Unidad 1
Temas básicos
De qué está hecha la materia, cómo se acomoda en la tabla periódica y cómo se pegan los átomos entre sí.
Conceptos clave
Sustancia pura vs. mezcla
Pura: composición fija — puede ser elemento (un solo tipo de átomo) o compuesto. Mezcla: dos o más sustancias juntas sin combinarse, en proporción variable, y se separan por medios físicos.
Homogénea vs. heterogénea
Homogénea (o disolución): una sola fase, no distingues los componentes — agua con sal, aire, acero. Heterogénea: se distinguen las fases — agua con aceite, granito.
Elemento vs. compuesto
Elemento: un solo tipo de átomo (Fe, O₂). Compuesto: dos o más elementos unidos químicamente y en proporción fija (H₂O, NaCl). El compuesto solo se separa por medios químicos.
Las partículas del átomo
Protón (+) y neutrón (sin carga) viven en el núcleo y ahí está casi toda la masa. El electrón (−) está afuera y casi no pesa.
Regla del octeto
Los átomos ganan, pierden o comparten electrones hasta quedar con 8 en su última capa, que es como andan los gases nobles — los únicos que ya nacen conformes y por eso casi no reaccionan.
Métodos de separación
De mezclas, todos físicos: filtración, decantación, destilación, evaporación, cromatografía, imantación y centrifugación.
El átomo y el mol
Número atómico (Z)
Qué esel número de protones
Para quées lo que define al elemento: si cambia Z, ya es otro elemento
Ojoen un átomo neutro también es el número de electrones
En palabras
Es la credencial del elemento. Todo átomo con 6 protones es carbono, pase lo que pase con lo demás.
Número de masa (A)
A = Z + n0
Qué sumaprotones + neutrones, o sea todo lo que está en el núcleo
No incluyelos electrones: pesan tan poco que no cuentan
En palabras
La masa del átomo está casi toda en el núcleo. Los electrones son como el polvo alrededor de una piedra.
Isótopos
Átomos del mismo elemento (mismo Z) con distinto número de neutrones, o sea distinta A. Ejemplo: el carbono-12 y el carbono-14.
En palabras
Es el mismo elemento en versiones más pesadas o más ligeras. El carbono-14 es el que se usa para fechar fósiles.
Mol
n = mM
Qué esla cantidad que contiene 6.022×10²³ partículas (número de Avogadro)
Variablesn moles · m masa en g · M masa molar en g/mol
En palabras
Es la «docena» de los químicos, pero gigante. Sirve para poder contar átomos pesándolos, que es lo único que se puede hacer en un laboratorio.
Masa molar (M)
Qué esla suma de las masas atómicas de la fórmula, en g/mol
EjemploH₂O = (2×1) + 16 = 18 g/mol
Dónde veren la tabla periódica, es el número con decimales
En palabras
Cuánto pesa un mol de esa sustancia. Se saca sumando lo que dice la tabla para cada átomo de la fórmula.
Configuración electrónica
Orden1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰…
Capacidads = 2 · p = 6 · d = 10 · f = 14
Ojoel 4s se llena antes que el 3d: por eso el orden no es el numérico
En palabras
Es el mapa de dónde se van sentando los electrones. Los de la última capa son los que reaccionan; los de adentro casi nunca se enteran de nada.
Los enlaces
Enlace iónico
Entremetal + no metal
Qué pasase transfieren electrones: uno los cede y el otro los toma
Cuándodiferencia de electronegatividad grande (mayor a 1.7)
Propiedadesforma cristales · punto de fusión alto · conduce disuelto o fundido, no en sólido
EjemploNaCl (la sal de mesa)
En palabras
Uno le regala el electrón al otro y se quedan pegados porque ahora tienen cargas opuestas. Es un enlace de atracción eléctrica, no de compartir.
Enlace covalente
Entreno metal + no metal
Qué pasase comparten electrones
Polarse comparten desigual (distinta electronegatividad) → H₂O
No polarse comparten parejo (igual electronegatividad) → O₂
En palabras
Aquí nadie regala nada: los dos ponen electrones sobre la mesa y los usan juntos. Si uno jala más fuerte, el enlace queda «chueco» y la molécula sale polar.
Enlace metálico
Entremetal + metal
Qué pasalos electrones quedan libres, en un «mar de electrones» compartido por todos
Por esoconducen electricidad y calor, y son maleables y dúctiles
En palabras
Los electrones no le pertenecen a ningún átomo: andan sueltos por toda la pieza. Por eso el metal conduce, y por eso lo puedes doblar sin que se rompa.
Propiedades periódicas
Electronegatividad
Qué midecon qué fuerza un átomo jala los electrones del enlace
Cómo varíaaumenta hacia la derecha y hacia arriba
El campeónel flúor (4.0), el más electronegativo de todos
En palabras
Es qué tan «codicioso» es un átomo con los electrones. Arriba a la derecha están los más codiciosos; abajo a la izquierda, los más desprendidos.
Energía de ionización
Qué midela energía que cuesta arrancarle un electrón
Cómo varíaaumenta hacia la derecha y hacia arriba
En palabras
Si un átomo es codicioso con los electrones, también le cuesta soltarlos. Por eso va en la misma dirección que la electronegatividad.
Afinidad electrónica
Qué midela energía que se libera cuando el átomo gana un electrón
Cómo varíaaumenta hacia la derecha y hacia arriba
En palabras
Qué tan a gusto se siente el átomo al recibir un electrón de más. Las tres propiedades «codiciosas» van para el mismo lado.
Radio atómico
Qué mideel tamaño del átomo
Cómo varíaaumenta hacia la izquierda y hacia abajo
Es la única de las cuatro que va al revés que las demás.
En palabras
Hacia abajo crece porque se van agregando capas. Hacia la derecha se encoge porque el núcleo tiene más protones y jala más fuerte la misma capa.
Las cinco familias de compuestos
Óxido básico
De quémetal + oxígeno
Con agua dauna base (hidróxido)
EjemplosNa₂O · CaO (la cal)
En palabras
Metal más oxígeno. El adjetivo del nombre viene de lo que pasa después: si le echas agua, da una base.
Óxido ácido (anhídrido)
De quéno metal + oxígeno
Con agua daun ácido
EjemplosSO₃ · CO₂ · NO₂
Son justo los que causan la lluvia ácida.
En palabras
No metal más oxígeno. Su otro nombre quiere decir «sin agua»: si le pones agua, se convierte en el que suelta H⁺.
Ácido
Qué liberaH⁺ en agua
Cómo se vela fórmula empieza con H
EjemplosHCl · H₂SO₄ · HNO₃
En palabras
Si la fórmula empieza con H, ya sabes de cuál de los dos se trata. Ese hidrógeno es el que se suelta y hace todo el desastre.
Base (hidróxido)
Qué liberaOH⁻ en agua
Cómo se vela fórmula termina en OH
EjemplosNaOH (sosa) · Ca(OH)₂ (cal apagada)
En palabras
Si la fórmula termina en OH, ya está. Se sienten jabonosas al tacto — de hecho el jabón es exactamente eso.
Sal
ácido + base → sal + agua
De dóndede la neutralización de un ácido con una base
EjemploHCl + NaOH → NaCl + H₂O
En palabras
Cuando un ácido y una base se encuentran, se anulan y dejan dos cosas inofensivas: sal y agua.
Ojo en el examen
- El radio atómico va al revés que la electronegatividad, la ionización y la afinidad. Las otras tres suben a la derecha y arriba; el radio, a la izquierda y abajo.
- Mezcla homogénea ≠ compuesto. El agua con sal es mezcla (proporción variable, se separa evaporando); el agua es compuesto (proporción fija, solo se separa químicamente).
- Iónico = metal + no metal (se transfieren) · covalente = no metal + no metal (se comparten). Con eso sale la mayoría de las preguntas.
- Los gases nobles ya tienen el octeto completo: por eso casi no reaccionan y no forman enlaces.
- Un ion es un átomo con carga: catión si perdió electrones (+) y anión si los ganó (−).
Unidad 2
Agua
Por qué el agua es tan rara, y todo lo de ácidos, bases, pH y disoluciones. Aquí están casi todas las fórmulas de la materia.
Conceptos clave
La molécula de agua
Es angular (unos 104.5°), no recta. El oxígeno es muy electronegativo y jala los electrones: por eso queda con carga parcial negativa y los hidrógenos positiva. O sea, es polar.
Puente de hidrógeno
La atracción entre el H de una molécula y el O de la de al lado. No es un enlace covalente — es mucho más débil — pero explica casi todo lo raro del agua.
Por qué el agua es rara
Puntos de fusión y ebullición altísimos para lo chiquita que es, capacidad calorífica enorme, y el hielo flota. Todo eso lo causan los puentes de hidrógeno.
Disolvente universal
Disuelve lo polar y lo iónico: «lo semejante disuelve a lo semejante». No disuelve las grasas, que son apolares — por eso el aceite se separa.
Fuerte no es lo mismo que concentrado
Fuerte/débil es qué tanto se ioniza (y por eso qué tanto conduce). Concentrado/diluido es cuánto soluto hay. Un ácido fuerte muy diluido puede tener pH más alto que uno débil concentrado.
Contaminación del agua
Físicos (sedimentos, calor), químicos (metales pesados, detergentes, pesticidas) y biológicos (bacterias, virus). Fuentes: industrial, urbana y agrícola.
pH y acidez
pH
pH = −log [H+]
Escala< 7 ácido · = 7 neutro · > 7 básico
Ojoes logarítmica: cada unidad son 10 veces más o menos H⁺
En palabras
Entre más H⁺ suelto haya, más ácido y más bajo el número. Suena al revés, pero es porque el logaritmo lleva signo negativo.
pOH
pOH = −log [OH−]
pH + pOH = 14
Para quési te dan uno, el otro sale restando de 14
En palabras
Los dos números siempre suman 14, así que basta saber uno. Si el pH es 3, el pOH es 11.
Producto iónico del agua (Kw)
Kw = [H+][OH−] = 1×10−14
Qué diceen agua pura hay 10⁻⁷ de cada uno — por eso el neutro es pH 7
En palabras
Hasta el agua más pura tiene un poquito de H⁺ y de OH⁻, en cantidades iguales. De ahí sale que el neutro sea exactamente 7.
Indicadores
Fenolftaleínaincolora en ácido · rosa/fucsia en base
Tornasolrojo en ácido · azul en base
Naranja de metilorojo en ácido · amarillo en base
La primera es la que más preguntan.
En palabras
Son sustancias que cambian de color según el pH. Sirven para ver a ojo si algo es ácido o base, sin aparatos.
Neutralización
ácido + base → sal + agua
EjemploHCl + NaOH → NaCl + H₂O
Resultadoel pH se acerca a 7
En palabras
Es lo que hace un antiácido en el estómago: le echa base al ácido de más y los deja en paz a los dos.
Valores de pH que se preguntan
Muy ácidojugo gástrico ≈ 2 · limón ≈ 2.5 · vinagre ≈ 3
Neutroagua pura 7
Básicosangre 7.4 · bicarbonato ≈ 9 · sosa ≈ 14
En palabras
La sangre es ligeramente básica y se mantiene ahí casi sin moverse: si se sale de ese rangito, hay problemas serios.
Las tres teorías ácido–base
Arrhenius
Ácidoel que libera H⁺
Basela que libera OH⁻
Límitesolo sirve en agua — es la más estrecha de las tres
En palabras
La definición más vieja y más sencilla. Funciona bien mientras todo pase en agua, que es casi siempre en el examen.
Brönsted–Lowry
Ácidoel que dona un protón (H⁺)
Basela que acepta un protón
Ventajaya no hace falta que haya agua
En palabras
Es la misma idea pero contada como un intercambio: alguien da el protón y alguien lo recibe. La palabra clave es protón.
Lewis
Ácidoel que acepta un par de electrones
Basela que dona un par de electrones
Ventajaes la más amplia: abarca a las otras dos
En palabras
Cuidado, que aquí se invierte: en esta pareja el ácido recibe. Es al revés de Brönsted, donde el ácido daba. Esa es la trampa.
Disoluciones
Molaridad (M)
M = mol de solutolitros de disolución
Unidadmol/L (molar)
Ojovan los litros de disolución, no los de disolvente
En palabras
Cuánto soluto hay por cada litro de la mezcla ya hecha. El detalle de «disolución y no disolvente» es justo lo que preguntan.
Porcentaje en masa
% = masa de solutomasa de disolución × 100
Ojola masa de disolución es soluto + disolvente, no solo el disolvente
En palabras
Es el «10%» que ves en las etiquetas: de cada 100 g de producto, 10 son de la sustancia.
Soluto y disolvente
El que cedeel que se disuelve · está en menor cantidad
El que mandael que disuelve · está en mayor cantidad
Ejemploagua de limón: el azúcar es el primero, el agua es el segundo
En palabras
El que manda es el que está en mayor cantidad. Si echas una cucharada de sal a un vaso de agua, el agua es la que disuelve.
Datos del agua
FórmulaH₂O · molécula angular (≈104.5°) · polar
Fusión0 °C
Ebullición100 °C a 1 atm
Densidad1 g/mL = 1000 kg/m³
Calor esp.4184 J/kg·°C — altísimo
En palabras
Que su calor específico sea tan alto explica por qué el mar tarda tanto en calentarse y en enfriarse, y por qué el clima costero es tan parejo.
Ojo en el examen
- pH bajo = más ácido y más H⁺. Y la escala es logarítmica: de pH 3 a pH 5 hay 100 veces menos H⁺, no 2 veces.
- Fuerte no es concentrado. Fuerte = se ioniza por completo. Concentrado = hay mucho. Son cosas distintas.
- La fenolftaleína es incolora en ácido y rosa en base. Es la pregunta de indicadores más frecuente.
- El hielo flota porque los puentes de hidrógeno lo dejan más espaciado: el agua sólida es menos densa que la líquida. Es una rareza, casi ninguna sustancia hace eso.
- En Lewis se invierte: el ácido acepta electrones. En Brönsted el ácido dona protones. Es la confusión clásica de las tres teorías.
- La molaridad usa litros de disolución, no de disolvente.
Unidad 3
Aire
De qué está hecho, qué le pasa cuando algo se quema, y los cuatro problemas ambientales que siempre preguntan.
Conceptos clave
Composición del aire
78% nitrógeno · 21% oxígeno · 0.9% argón · 0.04% CO₂, más vapor de agua. El nitrógeno es la mayoría, aunque el que usamos sea el oxígeno.
Óxido–reducción
Van siempre juntas: si alguien pierde electrones (se oxida), alguien más los gana (se reduce). No puede pasar una sin la otra.
Cómo no confundirse
El agente oxidante es el que se reduce, y el agente reductor es el que se oxida. Suena al revés, pero es porque se nombran por lo que le hacen al otro.
Combustión
Reacción de algo con oxígeno que libera energía. Es exotérmica siempre. Si sobra oxígeno es completa; si falta, incompleta — y ahí aparece el peligro.
Contaminantes primarios
Los que se emiten directamente: óxidos de nitrógeno, carbono y azufre, partículas suspendidas e hidrocarburos. Fuentes: industrial, urbana y agrícola.
Primario vs. secundario
Primario: sale así de la chimenea o del escape. Secundario: se forma después, ya en la atmósfera, por reacción — como el ozono troposférico y la lluvia ácida.
Reacciones del oxígeno
Combustión completa
hidrocarburo + O2 → CO2 + H2O
Cuándocuando hay oxígeno de sobra
Se veflama azul, limpia
En palabras
Es la que quieres en la estufa: quema todo y solo deja gas y vapor de agua. Por eso la flama sale azul.
Combustión incompleta
Cuándocuando falta oxígeno
ProduceCO (monóxido de carbono, tóxico) y hollín (carbono)
Se veflama amarilla o anaranjada y humo negro
El monóxido es incoloro e inodoro: por eso mata sin avisar.
En palabras
Es la del calentador mal ventilado. Como no alcanza el oxígeno, en vez de CO₂ sale CO, que se pega a la hemoglobina y no deja pasar el oxígeno.
Oxidación
Qué pasapierde electrones
Su númeroel estado de oxidación sube
Quién esel que se oxida es el agente reductor
En palabras
Oxidarse no es solo enmohecerse: es soltar electrones. El fierro que se oxida está literalmente regalándoselos al oxígeno.
Reducción
Qué pasagana electrones
Su númeroel estado de oxidación baja
Quién esel que se reduce es el agente oxidante
En palabras
El nombre lo dice: la carga se hace menor al recibir cargas negativas. Ese es el truco para acordarse de para qué lado va.
Los problemas ambientales
Lluvia ácida
La causanlos óxidos de azufre (SO₂) y de nitrógeno (NOₓ)
De dóndeindustria, termoeléctricas y transporte
Cómose juntan con el agua de la atmósfera y forman ácido sulfúrico y nítrico
Dañaacidifica lagos y suelos · corroe monumentos y edificios
En palabras
Los óxidos ácidos que suelta la chimenea se encuentran con el agua de las nubes y bajan convertidos en ácido. Por eso las catedrales viejas se están comiendo solas.
Inversión térmica
Qué esuna capa de aire caliente queda arriba del aire frío
Por qué es maloel aire frío de abajo no puede subir y los contaminantes se quedan atrapados a ras de suelo
Cuándomañanas frías de invierno, sobre todo en valles como el de México
En palabras
Normalmente el aire caliente sube y se lleva la contaminación. Cuando el orden se invierte, queda una tapa encima de la ciudad y todo se acumula abajo.
Efecto invernadero
Los gasesCO₂ · metano (CH₄) · vapor de agua · CFC · óxido nitroso
Qué hacendejan entrar la radiación solar pero no dejan salir el calor
Ojoes un fenómeno natural y necesario; el problema es que se intensificó
En palabras
Sin él, la Tierra estaría congelada. El problema no es que exista, sino que le estamos subiendo el volumen.
Capa de ozono
Dóndeen la estratósfera
Qué hacefiltra la radiación ultravioleta
Quién la dañalos CFC (clorofluorocarbonos) de aerosoles y refrigerantes
AcuerdoProtocolo de Montreal
En palabras
Es el filtro solar del planeta. No confundir con el efecto invernadero: son dos problemas distintos, con gases distintos y acuerdos distintos.
Ojo en el examen
- El agente oxidante se reduce y el agente reductor se oxida. Se nombran por lo que le hacen al otro, no por lo que les pasa a ellos.
- Capa de ozono ≠ efecto invernadero. El ozono lo dañan los CFC (Montreal); el invernadero lo intensifica el CO₂ (Kioto/París).
- La combustión incompleta es la que produce CO, el monóxido que mata. La completa produce CO₂.
- El aire es 78% nitrógeno, no oxígeno. El oxígeno es apenas el 21%.
- En la inversión térmica el aire caliente queda arriba. Es al revés de lo normal, y por eso el nombre.
Unidad 4
Alimentos
Las biomoléculas vistas por el lado químico: de qué están hechas, qué grupos funcionales traen y para qué sirven.
Conceptos clave
Las cuatro biomoléculas
Carbohidratos (energía inmediata), lípidos (reserva y membranas), proteínas (estructura y enzimas) y ácidos nucleicos (información). Todas están construidas sobre carbono.
Monómero y polímero
El monómero es la pieza suelta; el polímero, la cadena. Glucosa→almidón, aminoácido→proteína, nucleótido→ADN.
Los grupos del aminoácido
Todo aminoácido trae dos: el grupo amino (−NH₂) y el carboxilo (−COOH). Lo que cambia entre uno y otro es el «radical» R.
Enzimas
Son proteínas que funcionan como catalizadores biológicos: bajan la energía de activación. Son específicas (llave–cerradura) y no se consumen.
Qué mata a una enzima
El calor y el pH extremo la desnaturalizan: pierde su forma y con ella su función. Cada una tiene su temperatura y su pH óptimos.
Saturado vs. insaturado
Saturado: solo enlaces simples, sólido a temperatura ambiente (manteca). Insaturado: tiene dobles enlaces, líquido (aceites). Los dobles enlaces «doblan» la cadena y no la dejan apretarse.
Las biomoléculas
Carbohidratos
De quéC, H y O en proporción aproximada 1:2:1
Funciónenergía de disponibilidad inmediata
Monosacáridoglucosa, fructosa, galactosa
Disacáridosacarosa (azúcar de mesa), lactosa, maltosa
Polisacáridoalmidón (reserva vegetal) · glucógeno (reserva animal) · celulosa (estructura)
En palabras
Los tres polisacáridos están hechos de la misma pieza (glucosa); lo único que cambia es cómo van pegadas. Por eso podemos digerir el almidón pero no la celulosa.
Lípidos
De quéácidos grasos + glicerol
Funciónalmacén de energía a largo plazo y material de las membranas
Propiedadapolares: no se disuelven en agua
Tiposfosfolípidos (membrana) · grasas y aceites · colesterol y hormonas esteroides
En palabras
Guardan más del doble de energía por gramo que un azúcar. Por eso el cuerpo los usa de bodega y no de cartera.
Proteínas
Monómeroaminoácidos
Unidos porenlace peptídico
Funcionesestructura · transporte · defensa · enzimas
Ojosu forma es su función: si se desnaturaliza, deja de servir
En palabras
Casi todo lo que hace algo en el cuerpo es una proteína. Y como su forma es lo que importa, un huevo frito ya no se puede «desfreír».
Enlace peptídico
Entre quéel carboxilo (−COOH) de un aminoácido y el amino (−NH₂) del siguiente
Qué se liberauna molécula de agua — es una reacción de condensación
En palabras
Al unir dos aminoácidos sobra un agua. Por eso a este tipo de reacción se le llama también «síntesis por deshidratación».
Vitaminas
HidrosolublesC y complejo B · se disuelven en agua · no se acumulan, lo que sobra se orina
LiposolublesA, D, E, K · se disuelven en grasa · sí se acumulan, y en exceso son tóxicas
En palabras
Las cuatro liposolubles se acuerdan como «ADEK». Son las peligrosas de sobredosificar, porque el cuerpo no tiene cómo sacarlas.
Minerales
Calciohuesos y dientes · contracción muscular
Hierroparte de la hemoglobina · transporta el oxígeno
Yodohormonas de la tiroides
Sodio y potasioimpulso nervioso y equilibrio de líquidos
En palabras
Son cuatro parejas fijas que se preguntan tal cual: hierro–sangre, yodo–tiroides, calcio–huesos, sodio/potasio–nervios.
Ojo en el examen
- Almidón = reserva vegetal · glucógeno = reserva animal · celulosa = estructura. Los tres son de glucosa; cambia cómo están unidas.
- Los aminoácidos traen siempre dos grupos funcionales: amino (−NH₂) y carboxilo (−COOH).
- Las enzimas son proteínas y no se consumen en la reacción: se pueden usar una y otra vez.
- Las vitaminas ADEK son las liposolubles y sí se acumulan. La C y las B no.
- El enlace peptídico libera agua. Cuando algo «se une y sobra agua», es condensación.
Unidad 5
La energía y las reacciones químicas
Si una reacción suelta o absorbe calor, si va a ocurrir sola, y qué la hace ir más rápido o cambiar de rumbo.
Conceptos clave
El signo lo dice todo
Con ΔH: negativo = suelta calor (exotérmica), positivo = lo absorbe (endotérmica). Con ΔG: negativo = ocurre sola (espontánea).
Entropía (ΔS)
Es el desorden. La segunda ley dice que la entropía del universo siempre aumenta. Un gas tiene más entropía que un líquido, y un líquido más que un sólido.
Energía de activación
La barrera mínima que hay que pagar para que la reacción arranque, aunque después libere energía. Por eso la gasolina no se enciende sola: le falta la chispa.
Equilibrio químico
Cuando la reacción va hacia los dos lados a la misma velocidad. No es que se haya detenido: es que lo que se forma y lo que se deshace van parejo.
Catalizador
Baja la energía de activación, así que la reacción va más rápido. Pero no se consume y no cambia el equilibrio: solo hace que se llegue antes.
Espontáneo no es rápido
Que ΔG sea negativo dice que la reacción puede ocurrir sola, no que sea rápida. El diamante convirtiéndose en grafito es espontáneo… y tarda millones de años.
Calor y espontaneidad
Reacción exotérmica
El calorse libera — el recipiente se calienta
SignoΔH < 0 (negativo)
Energíalos productos tienen menos energía que los reactivos
Ejemploscombustión · respiración · neutralización
En palabras
El prefijo lo dice todo: la energía sale hacia afuera. Si tocas el vaso y está caliente, es de estas.
Reacción endotérmica
El calorse absorbe — el recipiente se enfría
SignoΔH > 0 (positivo)
Energíalos productos tienen más energía que los reactivos
Ejemplosfotosíntesis · cocinar · derretir hielo
En palabras
El prefijo lo dice: la energía entra hacia adentro. Por eso hay que ponerle fuego a la comida para que avance.
Entalpía (ΔH)
ΔH = Hproductos − Hreactivos
Qué esel calor intercambiado a presión constante
En palabras
Es la forma técnica de decir «cuánto calor entró o salió». Como casi todo pasa al aire libre, la presión es constante y por eso se usa ΔH y no la energía interna.
Energía libre de Gibbs (ΔG)
ΔG = ΔH − TΔS
ΔG < 0espontánea: ocurre sola
ΔG > 0no espontánea: hay que empujarla
ΔG = 0está en equilibrio
Ojola T va en kelvin
En palabras
Es el juez que decide si una reacción va a ocurrir sola. Pelea entre dos cosas: soltar energía (ΔH) y aumentar el desorden (ΔS).
Equilibrio y velocidad
Principio de Le Chatelier
Qué dicesi a un sistema en equilibrio se le hace un cambio, el sistema se desplaza para contrarrestarlo
Más reactivose desplaza hacia los productos (a la derecha)
Más presiónhacia donde hay menos moles de gas
Más temperaturahacia el lado que absorbe calor (el endotérmico)
En palabras
El sistema es terco: si lo empujas de un lado, se recorre para el otro y deshace lo que le hiciste. Si le agregas reactivo, lo consume; si lo aprietas, se encoge.
Velocidad de reacción
Temperatura↑ temperatura, ↑ velocidad (las partículas chocan más y más fuerte)
Concentración↑ concentración, ↑ velocidad (hay más con quién chocar)
Superficie↑ superficie de contacto, ↑ velocidad (molido reacciona más rápido que entero)
Catalizador↑ velocidad bajando la energía de activación
En palabras
Todo se reduce a que las partículas choquen más seguido y con más ganas. Por eso la comida se echa a perder más rápido fuera del refrigerador.
Catalizador
Qué hacebaja la energía de activación
Qué NO haceno se consume y no cambia el equilibrio — solo se llega antes
En lo vivoson las enzimas
En palabras
Es un atajo, no un empujón. Te lleva al mismo destino más rápido, pero no cambia cuál es el destino.
Ojo en el examen
- Exotérmica: ΔH negativo y el vaso se calienta. Endotérmica: ΔH positivo y se enfría. El signo es lo que preguntan.
- El catalizador no cambia el equilibrio, solo la velocidad con que se llega a él. Es un error muy común.
- Espontáneo no significa rápido. ΔG dice si ocurre, no qué tan pronto.
- En ΔG = ΔH − TΔS la temperatura va en kelvin, siempre.
- En Le Chatelier, subir la presión desplaza hacia donde hay menos moles de gas — el sistema busca ocupar menos espacio.
Unidad 6
Química del carbono
Hidrocarburos, los nueve grupos funcionales con su terminación, y los tipos de reacción orgánica.
Conceptos clave
Por qué el carbono
Tiene 4 electrones de valencia, así que forma 4 enlaces y queda tetraédrico. Y puede unirse consigo mismo en cadenas larguísimas — por eso existen millones de compuestos orgánicos.
Saturado e insaturado
Saturado: solo enlaces simples (alcanos). Insaturado: tiene dobles o triples (alquenos y alquinos). «Saturado» quiere decir que ya no le cabe más hidrógeno.
Los prefijos, de 1 a 10
met(1) · et(2) · prop(3) · but(4) · pent(5) · hex(6) · hept(7) · oct(8) · non(9) · dec(10). Dicen cuántos carbonos hay.
Cómo se lee un nombre
Prefijo (cuántos carbonos) + terminación (qué tipo es). Prop-ano = 3 carbonos, todos simples. Prop-anol = 3 carbonos con un −OH.
Isomería estructural
Misma fórmula molecular, distinta estructura — y por eso distintas propiedades. El butano y el metilpropano son los dos C₄H₁₀ y no son la misma sustancia.
Cíclicos
Cuando la cadena se cierra en anillo. Llevan el prefijo ciclo−: ciclohexano, ciclopropano. El benceno (C₆H₆) es el anillo aromático más famoso.
Los hidrocarburos
Alcano
Enlacesolo simples C−C · es saturado
Terminación-ano
FórmulaCnH2n+2
Ejemplosmetano CH₄ · etano C₂H₆ · propano C₃H₈
Reacciona porsustitución
En palabras
Son los más tranquilos: como ya están «llenos» de hidrógeno, no aceptan más y solo pueden intercambiar. El gas de la estufa es de esta familia.
Alqueno
Enlaceal menos un doble C=C · es insaturado
Terminación-eno
FórmulaCnH2n
Ejemploeteno (etileno) C₂H₄
Reacciona poradición
En palabras
El doble enlace es el punto débil por donde entran otras moléculas. Del etileno sale el polietileno de las bolsas.
Alquino
Enlaceal menos un triple C≡C · es insaturado
Terminación-ino
FórmulaCnH2n−2
Ejemploetino (acetileno) C₂H₂
Reacciona poradición
En palabras
El acetileno es el del soplete: quema tan caliente que corta metal. Entre más enlaces apretados, más energía guardada.
Los nueve grupos funcionales
Alcohol
Grupo−OH (hidroxilo)
Terminación-ol
Ejemplosmetanol · etanol (el de las bebidas)
En palabras
Ojo, que ese −OH no lo vuelve base: no se suelta como OH⁻. Va pegado al carbono, no al metal.
Éter
GrupoR−O−R — un oxígeno entre dos carbonos
Se nombralos dos radicales + la palabra éter
Ejemplodimetil éter · el éter etílico, usado como anestésico
En palabras
Un oxígeno haciendo de puente entre dos pedazos de cadena. Es como un alcohol al que le taparon el hidrógeno con más carbono.
Aldehído
Grupo−CHO (carbonilo al final de la cadena)
Terminación-al
Ejemplometanal (formaldehído) · etanal
En palabras
La diferencia con la cetona es solo la posición: aquí el carbonilo está en la punta. El formaldehído es el de conservar muestras.
Cetona
Grupo−CO− (carbonilo en medio de la cadena)
Terminación-ona
Ejemplopropanona (acetona, la del quitaesmalte)
En palabras
Mismo grupo que el aldehído pero a media cadena, con carbonos de los dos lados. El aldehído va en la orilla; este, en medio.
Ácido carboxílico
Grupo−COOH (carboxilo)
Se nombraácido …-oico
Ejemplosácido etanoico (acético, el del vinagre) · ácido metanoico (fórmico)
En palabras
Es el grupo que sí se comporta como tal de verdad: suelta su H. También es uno de los dos que trae todo aminoácido.
Éster
Grupo−COO−
Se nombra…-ato de …-ilo
De dónde saleácido + alcohol (y se libera agua)
Ejemploacetato de etilo
Son los responsables del olor de las frutas y de muchos perfumes.
En palabras
Si juntas un ácido y un alcohol, sale este y sobra agua. Casi todo lo que huele rico a fruta es de esta familia.
Amina
Grupo−NH₂ (amino)
Terminación-amina
Ejemplometilamina · es el otro grupo que trae todo aminoácido
En palabras
Donde veas nitrógeno con hidrógenos colgando, ya sabes cuál es. Se comportan como bases débiles.
Amida
Grupo−CONH₂
Terminación-amida
Dónde importaes el enlace peptídico de las proteínas
En palabras
Amina más carbonilo. Y no es un dato menor: el enlace que une los aminoácidos de todas tus proteínas es exactamente este.
Compuesto halogenado
Grupoun halógeno: F, Cl, Br o I
Se nombracon el prefijo fluoro-, cloro-, bromo-, yodo-
Ejemploscloroformo · los CFC, los que dañan la capa de ozono
En palabras
Es cambiarle un hidrógeno a la cadena por un halógeno. Aquí se conecta con la unidad de Aire: los CFC son halogenados.
Reacciones orgánicas
Sustitución
Qué pasaun átomo o grupo reemplaza a otro
Quién la hacelos alcanos (los saturados, que no aceptan más)
En palabras
Como el alcano ya está lleno, la única forma de meterle algo nuevo es sacando algo viejo. Un intercambio.
Adición
Qué pasase agrega algo rompiendo un enlace doble o triple
Quién la hacelos alquenos y alquinos (los insaturados)
En palabras
El doble enlace se abre y deja lugar para dos invitados nuevos. Así se hidrogenan los aceites para volverlos margarina.
Eliminación
Qué pasase quitan átomos y se forma un enlace doble o triple
Eslo contrario de la adición
En palabras
Se van dos invitados y los que quedan se agarran más fuerte: donde había un enlace simple, ahora hay uno doble.
Condensación
Qué pasados moléculas se unen y se libera agua
Ejemplosel enlace peptídico · la formación de un éster
En palabras
La regla para reconocerla: si se pegan y sobra agua, es esta. También se le dice «síntesis por deshidratación».
Hidrólisis
Qué pasauna molécula se rompe usando agua
Eslo contrario de la condensación
Ejemplola digestión: así se parten los alimentos
En palabras
«Hidro» agua, «lisis» romper. Es lo que hace tu cuerpo con la comida: mete agua y parte las cadenas largas en piezas.
Polimerización
Qué pasamuchos monómeros se unen en una cadena larga (polímero)
Por adiciónse abren dobles enlaces y no sobra nada → polietileno, PVC
Por condensaciónse unen y sobra agua → nylon, poliéster, proteínas
En palabras
Casi todos los plásticos salen de aquí. Y también tus proteínas: son un polímero por condensación de aminoácidos.
Ojo en el examen
- Aldehído en la punta, cetona en medio. Es el mismo grupo carbonilo; lo único que cambia es dónde está.
- Las terminaciones son la pregunta segura: -ano / -eno / -ino para hidrocarburos, -ol alcohol, -al aldehído, -ona cetona, ácido -oico, -amina, -amida.
- Alcanos por sustitución · alquenos y alquinos por adición. Los saturados no pueden añadir porque ya están llenos.
- Condensación libera agua · hidrólisis consume agua. Son una el reverso de la otra.
- El −OH del alcohol no lo hace base: no se suelta como OH⁻. La base necesita al metal.
- Los isómeros tienen la misma fórmula molecular pero distintas propiedades, porque están armados distinto.