Química: del átomo al cálculo estequiométrico
El bloque de Química conecta la estructura atómica y el enlace con las propiedades de las sustancias, y exige resolver cálculos con ecuaciones ajustadas: estequiometría, disoluciones, ácido-base y redox. Los apartados suelen encadenarse, de modo que un error en los moles arrastra todo el problema.
Estructura y enlace
- La configuración electrónica explica las tendencias periódicas: el radio atómico disminuye al avanzar en un período y aumenta al bajar de grupo; la electronegatividad crece hacia arriba y hacia la derecha.
- Modelo de Lewis y repulsión de pares (TRPEV): los pares electrónicos se repelen y determinan la geometría (lineal, triangular plana, tetraédrica, angular).
- Fuerzas intermoleculares de menor a mayor intensidad: dispersión de London < dipolo-dipolo < enlace de hidrógeno. Explican anomalías como el punto de ebullición del agua.
Cálculo químico
- n = m/M; molaridad M = n/V(L); en disolución, n = M·V.
- Reactivo limitante: se determina con la ecuación ajustada; el que se consume primero fija la cantidad de producto.
- Volumen molar de un gas ideal en condiciones estándar (0 °C, 1 atm): 22,4 L/mol.
- Ácido-base: pH = −log[H₃O⁺]; un ácido fuerte monoprótico cede un H⁺ por molécula.
- Redox: el oxidante gana electrones y se reduce; el reductor cede electrones y se oxida.
Ejemplo resuelto
Se hacen reaccionar 5,0 g de CaCO₃ (M = 100 g/mol) con 100 mL de HCl 0,80 M. ¿Qué volumen de CO₂ se obtiene en condiciones estándar? CaCO₃ + 2 HCl → CaCl₂ + CO₂ + H₂O.
- n(CaCO₃) = 5,0/100 = 0,050 mol; n(HCl) = 0,100 L · 0,80 mol/L = 0,080 mol.
- La estequiometría exige 0,100 mol de HCl para consumir todo el carbonato, así que el HCl es el limitante.
- n(CO₂) = 0,080/2 = 0,040 mol → V = 0,040 · 22,4 = 0,896 L ≈ 0,90 L.
Errores que cuestan nota
- No comprobar el reactivo limitante y operar con los moles del primer reactivo citado.
- Aplicar 22,4 L/mol a condiciones distintas de 0 °C y 1 atm.
- Confundir oxidación con reducción o invertir oxidante y reductor.
- Olvidar ajustar la ecuación o dejar el volumen en mL al usar la molaridad.