Ley de conservacin de la materia

Cuando se enunci la ley de la conservacin de la materia no se conoca el tomo, pero, con los conocimientos actuales es obvio: puesto que en la reaccin qumica no aparecen ni destruyen tomos, sino que slo se forman o rompen enlaces (hay un reordenamiento de tomos), la masa no puede variar.La ley de conservacin de la masa, ley de conservacin de la materia o ley de Lomonsov-Lavoisier es una de las leyes fundamentales en todas las ciencias naturales. Fue elaborada independientemente por Mijal Lomonsov en 1745 y por Antoine Lavoisier en 1785. Se puede enunciar como En una reaccin qumica ordinaria la masa permanece constante, es decir, la masa consumida de los reactivos es igual a la masa obtenida de los productos.1 Una salvedad que hay que tener en cuenta es la existencia de las reacciones nucleares, en las que la masa s se modifica de forma sutil, en estos casos en la suma de masas hay que tener en cuenta la equivalencia entre masa y energa. Esta ley es fundamental para una adecuada comprensin de la qumica.Los ensayos preliminares hechos por Robert Boyle en 1673 parecan indicar lo contrario: pesada meticulosa de varios metales antes y despus de su oxidacin mostraba un notable aumento de peso. Estos experimentos, por supuesto, se llevaban a cabo en recipientes abiertos.2La combustin, uno de los grandes problemas que tuvo la qumica del siglo XVIII, despert el inters de Antoine Lavoisier porque ste trabajaba en un ensayo sobre la mejora de las tcnicas del alumbrado pblico de Pars. Comprob que al calentar metales como el estao y el plomo en recipientes cerrados con una cantidad limitada de aire, estos se recubran con una capa de calcinado hasta un momento determinado del calentamiento, el resultado era igual a la masa antes de comenzar el proceso. Si el metal haba ganado masa al calcinarse, era evidente que algo del recipiente deba haber perdido la misma cantidad de masa. Ese algo era el aire. Por tanto, Lavoisier demostr que la calcinacin de un metal no era el resultado de la prdida del misterioso flogisto, sino la ganancia de algn material: una parte de aire. La experiencia anterior y otras ms realizadas por Lavoisier pusieron de manifiesto que si tenemos en cuenta todas las sustancias que forman parte en una reaccin qumica y todos los productos formados, nunca vara la masa. Esta es la ley de la conservacin de la masa, que podemos enunciarla, pues, de la siguiente manera: "En toda reaccin qumica la masa se conserva, esto es, la masa total de los reactivos es igual a la masa total de los productos".

Equivalencia entre masa y energaE=MC redirige aqu. Para otras acepciones, vase E=MC (desambiguacin).

Escultura de la ecuacin en el Paseo de las Ideas, Alemania.La equivalencia entre la masa y la energa dada por la expresin de la teora de la relatividad de Einstein:

Dicha expresin estuvo sujeta a ciertas interpretaciones, algunas de ellas errneas, aunque actualmente las consecuencias para la teora de partculas de dicha ecuacin estn totalmente claras, y la expresin est bien demostrada desde un punto de vista experimental.

Clases de energa:La Energa puede manifestarse de diferentes maneras: en forma de movimiento (cintica), de posicin (potencial), de calor, de electricidad, de radiaciones electromagnticas, etc. Segn sea el proceso, la energa se denomina:

Energa trmica Energa elctrica Energa radiante Energa qumica Energa nuclear

Reaccin qumicaUna reaccin qumica, cambio qumico o fenmeno qumico, es todo proceso termodinmico en el cual una o ms sustancias (llamadas reactantes), por efecto de un factor energtico, se transforman, cambiando su estructura molecular y sus enlaces, en otras sustancias llamadas productos. Los reactantes pueden ser elementos o compuestos. Un ejemplo de reaccin qumica es la formacin de xido de hierro producida al reaccionar el oxgeno del aire con el hierro de forma natural, o una cinta de magnesio al colocarla en una llama se convierte en xido de magnesio, como un ejemplo de reaccin inducida.A la representacin simblica de las reacciones se les denomina ecuaciones qumicas.Los productos obtenidos a partir de ciertos tipos de reactivos dependen de las condiciones bajo las que se da la reaccin qumica. No obstante, tras un estudio cuidadoso se comprueba que, aunque los productos pueden variar segn cambien las condiciones, determinadas cantidades permanecen constantes en cualquier reaccin qumica. Estas cantidades constantes, las magnitudes conservadas, incluyen el nmero de cada tipo de tomo presente, la carga elctrica y la masa total.

Clasificacin:Tipos de reaccionesReacciones de la qumica inorgnicaDesde un punto de vista de la qumica inorgnica se pueden postular dos grandes modelos para las reacciones qumicas de los compuestos inorgnicos: reacciones cido-base o de neutralizacin (sin cambios en los estados de oxidacin) y reacciones redox (con cambios en los estados de oxidacin). Sin embargo, podemos clasificarlas de acuerdo con el mecanismo de reaccin y tipo de productos que resulta de la reaccin. En esta clasificacin entran las reacciones de sntesis (combinacin), descomposicin, de sustitucin simple, de sustitucin doble:NombreDescripcinRepresentacinEjemplo

Reaccin de sntesisElementos o compuestos sencillos que se unen para formar un compuesto ms complejo. La siguiente es la forma general que presentan este tipo de reacciones:A+B AB Donde A y B representan cualquier sustancia qumica.Un ejemplo de este tipo de reaccin es la sntesis del cloruro de sodio:2Na(s) + Cl2(g) 2NaCl(s)

Reaccin de descomposicinUn compuesto se fragmenta en elementos o compuestos ms sencillos. En este tipo de reaccin un solo reactivo se convierte en zonas o productos.AB A+B Donde A y B representan cualquier sustancia qumica.Un ejemplo de este tipo de reaccin es la descomposicin del agua:2H2O(l) 2H2(g) + O2(g)

Reaccin de desplazamiento o simple sustitucinUn elemento reemplaza a otro en un compuesto.A + BC AC + B Donde A, B y C representan cualquier sustancia qumica.Un ejemplo de este tipo de reaccin se evidencia cuando el hierro(Fe) desplaza al cobre(Cu) en el sulfato de cobre (CuSO4):Fe + CuSO4 FeSO4 + Cu

Reaccin de doble desplazamiento o doble sustitucinLos iones en un compuesto cambian lugares con los iones de otro compuesto para formar dos sustancias diferentes.AB + CD AD + BC Donde A, B, C y D representan cualquier sustancia qumica.Veamos un ejemplo de este tipo de reaccin:NaOH + HCl NaCl + H2O

Reacciones de la qumica orgnicaArtculo principal: Reaccin orgnicaRespecto a las reacciones de la qumica orgnica,nos referimos a ellas teniendo como base a diferentes tipos de compuestos como alcanos, alquenos, alquinos, alcoholes, aldehdos, cetonas, etc; que encuentran su clasificacin, reactividad y/o propiedades qumicas en el grupo funcional que contienen y este ltimo ser el responsable de los cambios en la estructura y composicin de la materia. Entre los grupos funcionales ms importantes tenemos a los dobles y triples enlaces y a los grupos hidroxilo, carbonilo y nitro.

Ecuacin qumicaUna ecuacin qumica es una descripcin simblica de una reaccin qumica. Muestra las sustancias que reaccionan (llamadas reactivos o reactantes) y las sustancias que se originan (llamadas productos). La ecuacin qumica ayuda a ver y visualizar los reactivos que son los que tendrn una reaccin qumica y el producto, que es la sustancia que se obtiene de este proceso. Adems se puede ubicar los smbolos qumicos de cada uno de los elementos o compuestos que estn dentro de la ecuacin y poder balancearlos con mayor facilidad.En 1615 Jean Beguin public Tyrocinium Chymicum, uno de los primeros trabajos escritos sobre qumica, en donde redacta la primera ecuacin qumica de la Historia.1

Reactivo limitanteEl reactivo limitante es el reactivo que en una reaccin qumica determinada, da a conocer o limita, la cantidad de producto formado, y provoca una concentracin especifica o limitante a la anterior.Cuando una ecuacin est balanceada, la estequiometria se emplea para saber los moles de un producto obtenido a partir de un nmero conocido de moles de un reactivo. La relacin de moles entre reactivo y producto se obtiene de la ecuacin balanceada.Generalmente cuando se efecta una reaccin qumica los reactivos no se encuentran en cantidades estequiometricamente exactas, es decir, en las proporciones que indica su ecuacin balanceada. En consecuencia, algunos reactivos se consumen totalmente, mientras que otros son recuperados al finalizar la reaccin. El reactivo que se consume en primer lugar es llamado reactivo limitante, ya que la cantidad de ste determina la cantidad total del producto formado. Cuando este reactivo se consume, la reaccin se detiene. El o los reactivos que se consumen parcialmente son los reactivos en exceso.La cantidad de producto que se obtiene cuando reacciona todo el reactivo limitante se denomina rendimiento terico de la reaccin.El concepto de reactivo limitante, permite a los qumicos asegurarse de que un reactivo, el ms costoso, sea completamente consumido en el transcurso de una reaccin, aprovechndose as al mximo.

Frmula qumicaPara otros significados del trmino "frmula" , vase frmula.

Diferentes frmulas del perxido de hidrgeno: emprica, molecular y semidesarrollada.La frmula qumica es la representacin de los elementos que forman un compuesto y la proporcin en que se encuentran, o del nmero de tomos que forman una molcula. Tambin puede darnos informacin adicional como la manera en que se unen dichos tomos mediante enlaces qumicos e incluso su distribucin en el espacio. Para nombrarlas, se emplean las reglas de la nomenclatura qumica. Ejemplo: La frmula general de los silanos1 es SinHmA veces, los miembros de una familia qumica se diferencian entre s por una unidad constante, generalmente un tomo de carbono adicional en una cadena carbonada.Existen varios tipos de frmulas qumicas:2Frmula molecularArtculo principal: Frmula molecularLa frmula molecular indica el tipo de tomos presentes en un compuesto molecular, y el nmero de tomos de cada clase. Slo tiene sentido hablar de frmula molecular en compuestos covalentes. As la frmula molecular de la glucosa es C6H12O6, lo cual indica que cada molcula est formada por 6 tomos de C, 12 tomos de H y 6 tomos de O, unidos siempre de una determinada manera.Frmula semidesarrolladaArtculo principal: Frmula semidesarrollada

La frmula semidesarrollada es similar a la anterior pero indicando los enlaces entre los distintos grupos de tomos para resaltar, sobre todo, los grupos funcionales que aparecen en la molcula. Es muy usada en qumica orgnica, donde se puede visualizar fcilmente la estructura de la cadena carbonada y los diferentes sustituyentes. As, la glucosa tendra la siguiente frmula semidesarrollada:

Frmulas desarrolladas de la D-glucosa y el D-glucopiransido.3Frmula desarrolladaArtculo principal: Frmula desarrolladaLa frmula desarrollada es ms compleja que la frmula semidesarrollada. Indica todos los enlaces representados sobre un plano cartesiano, que permite observar ciertos detalles de la estructura que resultan de gran inters.Frmula estructuralArtculo principal: Frmula estructuralLa frmula estructural es similar a las anteriores pero sealando la geometra espacial de la molcula mediante la indicacin de distancias, ngulos o el empleo de perspectivas en diagramas bi- o tridimensionales.4

Frmulas de Lewis de algunas especies qumicas.Frmula de LewisArtculo principal: Estructura de LewisLa frmula de Lewis, diagramas de Lewis o estructura de Lewis de una molcula indica el nmero total de tomos de esa molcula con sus respectivos electrones de valencia (representados por puntos entre los tomos enlazados o por una rayita por cada par de electrones).5 No es recomendable para estructuras muy complejas.DiagramasEn un diagrama 2D, se aprecia la orientacin de los enlaces usando smbolos especiales. Una lnea continua representa un enlace en el plano; si el enlace est por detrs, se representa mediante una lnea de puntos; si el enlace est por delante, se indica con un smbolo en forma de cua triangular. A veces se emplean otro tipo de convenios o proyecciones para grupos de compuestos especficos (proyeccin de Newman, diagramas de Tollens, etc).Frmula generalLa frmula general de un grupo de compuestos puede representarse de diferentes maneras:Expresando el nmero de tomos de cada claseEn qumica inorgnica, una familia de compuestos se puede representar por una frmula general cuyos subndices (nmero de tomos de cada clase) son variables (x, y, z...).Incluyendo expresiones matemticas en los subndicesEn qumica orgnica, es frecuente que los subndices sean expresiones matemticas que incluyen la variable n (nmero de tomos de carbono). Se llama serie homloga al conjunto de compuestos que comparten la misma frmula general. Por ejemplo, la frmula general de los alcoholes es: CnH(2n + 1)OH (donde n 1)Serie homlogaFrmula generalEjemplos

AlcanosCnH2n+2CH4, C2H6, C3H8, C4H10

Alquenos monoinsaturadosCnH2nC2H4, C3H6, C4H8

Alquinos monoinsaturadosCnH2n-2C2H2, C3H4, C4H6

CicloalcanosCnH2nC4H8, C6H12

AlcoholesCnH(2n + 1)OHCH3OH, C2H5OH

Incluyendo radicales y grupo funcionalEn la expresin de la frmula general, en qumica orgnica, suele aparecer la estructura de los compuestos de una serie homloga, incluyendo la parte radical (se representa por R, R', etc) y el grupo funcional. Ejemplo: La frmula general de los alcoholes primarios es R-OH.Serie homlogaFrmula generalEjemplos

AlcoholesR-OHCH3OH, C2H5OH

teresR-O-R'CH3-O-CH3

AldehdosR-CHOCH3-CHO, CH3-CH2-CHO

CetonasR-CO-R'CH3-CO-CH3

cidos carboxlicosR-COO-HCH3-COOH

steresR-COO-R'CH3-CH2-COO-CH3

AminasR-NH2CH3-CH2-NH2

AmidasR-CONH2CH3-CH2-CONH2

NitrilosR-CNCH3-CH2-CN

Teora atmica

Varios tomos y molculas segn John Dalton, en su libro A New System of Chemical Philosophy (Nuevo Sistema de Filosofa Qumica, 1808).En fsica y qumica, la teora atmica es una teora de la naturaleza de la materia, que afirma que est compuesta por pequeas partculas llamadas tomos.El primero en proponer una teora atmica de la materia fue Demcrito, filsofo presocrtico, quien en el siglo Va.C. afirm que todo estaba compuesto por pequeas piezas a las que llam tomos (del griego , indivisible), pero su teora fue prontamente olvidada. En el siglo XIX tal idea logr una extensa aceptacin cientfica gracias a los descubrimientos en el campo de la estequiometra. Los qumicos de la poca crean que las unidades bsicas de los elementos tambin eran las partculas fundamentales de la naturaleza (de ah el nombre de tomo, indivisible). Sin embargo, a finales de aquel siglo, y mediante diversos experimentos con el electromagnetismo y la radiactividad, los fsicos descubrieron que el denominado "tomo indivisible" era realmente un conglomerado de diversas partculas subatmicas (principalmente electrones, protones y neutrones), que pueden existir de forma aislada. De hecho, en ciertos ambientes, como en las estrellas de neutrones, la temperatura extrema y la elevada presin impide a los tomos existir como tales. El campo de la ciencia que estudia las partculas fundamentales de la materia se denomina fsica de partculas.