Materia y sus propiedades: estructura, reacciones químicas y estequiometría
Este bloque conecta la estructura atómica con las propiedades observables y con el cálculo químico. La PAU suele pedir configuración electrónica, justificar tendencias periódicas, predecir el tipo de enlace, ajustar una reacción y resolver un problema de reactivo limitante, disoluciones o gases.
Estructura y propiedades
- Z (protones) define el elemento; A = protones + neutrones; los isótopos difieren en neutrones y los iones en electrones.
- Radio atómico: disminuye al avanzar en un periodo y aumenta al bajar en un grupo. Electronegatividad y energía de ionización siguen la tendencia opuesta (arriba y a la derecha).
- Enlace iónico entre metal y no metal con diferencia de electronegatividad grande; covalente entre no metales (polar si hay diferencia); metálico con mar de electrones.
- Fuerzas intermoleculares (puentes de hidrógeno, dipolo-dipolo, dispersión) explican puntos de ebullición, solubilidad y volatilidad.
Cálculo químico
- Ajusta siempre la ecuación: se conserva la masa y la carga.
- n = m/M; N = n·N_A; gases PV = nRT con T en kelvin, P en Pa, V en m³ y R = 8,314 J mol⁻¹ K⁻¹.
- Disoluciones: M = n/V(L); dilución C₁V₁ = C₂V₂.
- Reactivo limitante: el que produce menos cantidad de producto. Rendimiento = (real/teórico)·100; pureza = (masa pura/masa muestra)·100.
Ejemplo resuelto
2 Al + 3 Cl₂ → 2 AlCl₃ con 10,0 g de Al y 25,0 g de Cl₂. M(Al) = 26,98; M(Cl₂) = 70,90; M(AlCl₃) = 133,33. n(Al) = 10,0/26,98 = 0,371 mol; n(Cl₂) = 25,0/70,90 = 0,353 mol. Cl₂ necesario para consumir todo el Al = 0,371·(3/2) = 0,556 mol, mayor que 0,353 disponibles: el Cl₂ es limitante. n(AlCl₃) = 0,353·(2/3) = 0,235 mol → m = 0,235 · 133,33 = 31,4 g teóricos. Con un rendimiento del 85 %: 26,7 g reales.
Errores que cuestan puntos
- Usar M = 35,45 para el Cl₂ en lugar de 70,90.
- Comparar masas en vez de moles para decidir el limitante.
- No ajustar la ecuación antes de estequiometría.
- Introducir temperaturas en °C en PV = nRT.
- Aplicar el rendimiento al reactivo cuando se pide producto, o al revés.