Química
Materia y sus propiedades
Cómo se clasifica la materia en elementos, compuestos y mezclas, y cómo cambia de forma física o química. Es la base del resto de la materia y suele preguntarse con ejemplos cotidianos. Practicar el tema
- 1Elementos, compuestos y mezclasUna sustancia pura tiene composición fija: elemento o compuesto. Si la composición puede variar, es mezcla, homogénea si se ve igual en todas partes.
- 2Métodos de separación de mezclasLa mezcla se separa con un cambio físico: evaporar, filtrar, decantar, destilar o cromatografía. El método sigue el estado y si se ven las partes.
- 3Estados de agregación y cambios de estadoEl sólido tiene forma propia, el líquido fluye y el gas llena el recipiente. Fundir, evaporar, condensar y sublimar cambian el estado, no la sustancia.
- 4Cambios físicos y cambios químicosEl cambio físico no toca la identidad de las sustancias. El químico produce materia distinta, como el óxido, la combustión o la digestión.
- 5Ley de conservación de la masaEn un cambio físico o químico la materia total no cambia de modo detectable. Si un gas se va, la masa que falta es la de ese gas.
Estructura atómica
Partículas del átomo, número atómico, número de masa e isótopos, y cómo se acomodan los electrones en orbitales. Las configuraciones electrónicas explican el lugar de cada elemento en la tabla periódica. Practicar el tema
- 1Modelos atómicos, de Dalton al núcleoDalton trató el átomo como indivisible. Thomson halló el electrón, y el experimento de la lámina de oro dejó un núcleo pequeño y positivo.
- 2Protones, neutrones y electronesZ cuenta protones e identifica al elemento. A suma protones y neutrones. En el átomo neutro hay tantos electrones como protones.
- 3Isótopos y masa atómica promedioLos isótopos comparten Z y difieren en neutrones. La masa de la tabla periódica es el promedio pesado de las masas de esos isótopos, no un átomo solo.
- 4Configuración electrónicaLos electrones llenan subniveles de menor a mayor energía. Pauli impide repetir los cuatro números cuánticos y Hund deja desapareados los orbitales degenerados.
Tabla periódica
Organización de los elementos en grupos y periodos, su clasificación en metales, no metales y metaloides, y cómo varían sus propiedades a lo largo de la tabla. Permite predecir el comportamiento de un elemento sin memorizarlo. Practicar el tema
- 1Cómo se ordenó la tabla periódica: Mendeléiev y MoseleyMendeléiev ordenó por masa atómica en 1869 y dejó huecos. La ley periódica actual ordena por número atómico, y por eso el telurio queda antes que el yodo.
- 2Grupos, periodos y bloques de la tabla periódicaLa tabla tiene siete periodos y dieciocho grupos. El periodo es el n más alto de valencia y el bloque dice si el último electrón entró en s, p, d o f.
- 3Metales, no metales y metaloidesLos metales son brillantes, maleables y buenos conductores. Los no metales no lo son. Los metaloides conducen a medias y separan a los dos en la tabla.
- 4Propiedades periódicas de los elementosEl radio covalente crece al bajar en el grupo y baja en el periodo. La ionización va al revés. El cloro libera más energía que el flúor al ganar un electrón.
Enlace químico
Por qué y cómo se unen los átomos: regla del octeto, estructuras de Lewis y tipos de enlace según la diferencia de electronegatividad. El tipo de enlace explica propiedades como el punto de fusión o la conductividad. Practicar el tema
- 1Regla del octeto y estructuras de LewisEl octeto son ocho electrones de valencia. En el amoníaco el nitrógeno forma tres enlaces y conserva un par sin compartir.
- 2Enlace iónico, covalente y metálicoEl iónico transfiere electrones entre metal y no metal. El covalente comparte un par. El metálico usa un mar de electrones.
- 3Propiedades de las sustancias según su enlaceEl iónico funde alto y conduce solo cuando está líquido o disuelto. El metal conduce en sólido. La red covalente es muy dura y funde muy alto.
Compuestos inorgánicos y su nomenclatura
Clasificación de los compuestos en óxidos, ácidos, bases y sales, y las reglas para nombrarlos y escribir su fórmula. Todo parte de asignar bien los números de oxidación. Practicar el tema
- 1Número de oxidaciónReglas para el elemento libre, el ion, el hidrógeno, el oxígeno y los halógenos, y cómo la suma cierra con la carga real.
- 2Óxidos, hidróxidos, ácidos y salesQué es un óxido, un hidróxido, un ácido binario, un oxiácido y una sal, con la fórmula concreta que el libro sí escribe.
- 3Nomenclatura de compuestos inorgánicosCómo pasar de NaCl a cloruro de sodio, cuándo entra el número romano y qué prefijo griego usa un molecular, como el CO2.
Mol y estequiometría
El mol como puente entre la masa que se pesa y el número de partículas, y su uso para calcular cuánto reactivo se consume o cuánto producto se forma. Es el tema con más cálculos de la materia. Practicar el tema
- 1El mol, el número de Avogadro y la masa molarDe la fórmula de masa al mol y a Avogadro: cuántas partículas trae una muestra y cómo pasar de gramos a moles y al revés.
- 2Estequiometría: cálculos masa-masaCómo usar los coeficientes de una ecuación ya balanceada para pasar de los gramos de un reactivo a los gramos de un producto.
- 3Reactivo limitante y rendimientoCuál reactivo se acaba primero, cuánto producto permite esa cuenta y cómo se compara con la masa que de verdad se obtuvo.
- 4Composición porcentual y fórmula empíricaDel porcentaje en masa de cada elemento a la fórmula empírica, y de ahí a la molecular cuando ya se conoce la masa molar.
El agua
Estructura de la molécula de agua, su polaridad y los puentes de hidrógeno que explican sus propiedades poco comunes. Incluye su papel como disolvente y los problemas de contaminación del agua. Practicar el tema
- 1Polaridad del agua y puentes de hidrógenoLa molécula de agua es angular y polar, con un ángulo de 104,5 grados. El puente de hidrógeno une un H ligado a O, N o F con un átomo vecino.
- 2Propiedades físicas del aguaEl hielo flota porque sus puentes separan las moléculas. El agua pide una caloría por gramo para subir un grado y tarda en hervir.
- 3Contaminantes del agua y sus fuentesLos fertilizantes y el drenaje disparan algas y bajan el oxígeno. El agua caliente también lo baja, porque el gas se disuelve menos.
- 4Potabilización y uso responsable del aguaLa planta coagula, sedimenta, filtra y desinfecta. En casa, una fuga goteando gasta agua; hervirla no reduce el consumo.
Ácidos, bases y pH
Qué hace ácida o básica a una sustancia según Arrhenius, Brønsted-Lowry y Lewis, y cómo se mide con la escala de pH. Se pregunta tanto con ejemplos cotidianos como con cálculos de [H⁺] y [OH⁻]. Practicar el tema
- 1Ácidos y bases: Arrhenius, Brønsted-Lowry y LewisArrhenius mira el ion que sale en agua. Brønsted-Lowry mira quién cede el protón. Lewis mira quién acepta el par de electrones.
- 2Ácidos y bases fuertes y débilesUn ácido fuerte se ioniza casi por completo en agua. Uno débil deja casi todas sus moléculas enteras. La constante Ka ordena esa fuerza.
- 3Escala de pH e indicadoresA 25 °C el pH 7 es neutro, por debajo es ácido y por arriba es básico. Un indicador o un papel de pH estiman ese número por el color.
- 4Cálculo de pH, pOH, [H⁺] y [OH⁻]Con el logaritmo pasas de la concentración de hidronio al pH y al revés. A 25 °C el pH y el pOH suman 14,00, y Kw liga los dos iones.
Disoluciones
Qué es el soluto y el disolvente y cómo se expresa la concentración de una disolución. Incluye cálculos de molaridad, porcentaje y dilución. Practicar el tema
- 1Soluto, disolvente y solubilidadEl disolvente es el componente en mayor cantidad y el soluto el de menor. La solubilidad es la concentración máxima cuando la disolución está en equilibrio.
- 2Concentración porcentual en masa y en volumenEl porcentaje en masa divide la masa del componente entre la masa de la disolución. El de volumen divide el volumen del soluto entre el de la disolución.
- 3MolaridadLa molaridad es los moles de soluto entre los litros de disolución. Si te dan gramos, pasas a moles con la masa molar antes de dividir entre el volumen.
- 4Dilución de disolucionesDiluir es agregar disolvente. Los moles de soluto no cambian, así que el producto de la concentración por el volumen se conserva: C1 V1 es igual a C2 V2.
El aire
Composición del aire, ciclos del oxígeno, nitrógeno y carbono, y los contaminantes que alteran la atmósfera. Conecta la química con problemas como la lluvia ácida y la inversión térmica. Practicar el tema
- 1Composición del aire secoPor volumen, el aire seco es 78% nitrógeno y 21% oxígeno. El 1% que queda es casi todo argón, y el vapor de agua se cuenta aparte.
- 2Ciclos del oxígeno, nitrógeno y carbonoCómo el oxígeno vuelve por la fotosíntesis, cómo el N2 se fija y regresa a gas, y cómo el CO2 entra a lo vivo y sale al respirar.
- 3Contaminación del aire, lluvia ácida e inversiónQué sale directo de la fuente, cómo el SO2 y los NOx arman lluvia ácida, y por qué una inversión térmica estanca el humo abajo.
Estado gaseoso
Tema propio del IPN: cómo se relacionan la presión, el volumen, la temperatura y la cantidad de un gas. Se pregunta con cálculos cortos de las leyes de Boyle, Charles y Gay-Lussac, la ecuación del gas ideal y el volumen molar de 22.4 L; en la UNAM los gases se estudian en Física. Practicar el tema
- 1Leyes de Boyle, Charles y Gay-LussacBoyle: presión y volumen a temperatura fija. Charles: volumen y kelvin a presión fija. Gay-Lussac, o Amontons: presión y kelvin a volumen fijo.
- 2Ecuación del gas ideal y volumen molarPV = nRT junta presión, volumen, moles y kelvin. Con R = 0,08206 la presión va en atmósferas. A 273,15 K y 1 atm, un mol ideal ocupa unos 22,4 L.
- 3Teoría cinética de los gasesCinco postulados: línea recta, tamaño despreciable, presión por choques, choque elástico y energía cinética media proporcional a la temperatura kelvin.
Reacciones químicas y balanceo
Tipos de reacción, cómo se escribe y balancea una ecuación química y qué pasa con los electrones en una reacción de óxido-reducción. Balancear bien es requisito para cualquier cálculo estequiométrico. Practicar el tema
- 1Ecuaciones y tres tipos de reacciónReactivos a la izquierda y productos a la derecha, y cómo distinguir precipitación, ácido-base y redox sin cambiar los subíndices.
- 2Balanceo de ecuaciones por tanteoCómo igualar átomos con coeficientes, cuándo usar una fracción de paso y por qué al final se dejan los enteros más pequeños.
- 3Óxidos básicos y óxidos ácidosQué óxido de metal da hidróxido con agua, qué óxido de no metal da ácido, y por qué quemar el metal en aire no siempre deja solo el óxido.
- 4Oxidante, reductor y número de oxidaciónQuién pierde electrones, quién los gana, y cómo el número de oxidación decide la oxidación cuando el producto no es iónico.
- 5Balanceo redox por semirreaccionesLos nueve pasos del método de semirreacciones en ácido, cómo pasar a medio básico y qué se revisa al sumar las dos mitades.
Electroquímica
Tema propio del IPN: cómo una reacción redox produce corriente en una pila y cómo la corriente provoca una reacción en la electrólisis. Se pregunta qué pasa en el ánodo y el cátodo, cómo se calcula el potencial de una celda y cuánta sustancia deposita una carga según Faraday. Practicar el tema
- 1Electrolitos fuertes, débiles y no electrolitosEl fuerte produce iones casi al 100 %. El débil solo ioniza una fracción. El no electrolito no produce iones. La conductividad sigue cuántos iones libres hay.
- 2Pilas y electrólisis: celdas galvánicas y electrolíticasPila galvánica: redox espontánea, oxidación en el ánodo y reducción en el cátodo. Electrólisis: un voltaje externo impone el sentido no espontáneo.
- 3Leyes de Faraday de la electrólisisQ es corriente por tiempo. Un mol de electrones son 96485 C. Los moles de metal son esos moles de electrones entre los electrones que pide el ion.
Química de los alimentos
Estructura y función energética de carbohidratos, lípidos y proteínas, y la importancia de vitaminas y minerales. Se centra en reconocer grupos funcionales y el enlace peptídico. Practicar el tema
- 1Carbohidratos y lípidos en la comidaDe dónde saca energía el cuerpo en una tortilla o en un aceite, qué azúcares arman la sacarosa y por qué el aceite no se mezcla con el vinagre.
- 2Aminoácidos y enlace peptídicoQué dos grupos trae todo aminoácido, cómo se cuenta el agua al armar una cadena y por qué invertir dos residuos da otra molécula.
- 3Enzimas que digieren la comidaCómo una enzima baja la energía de activación sin gastarse, y qué molécula atacan la amilasa, la pepsina y la lipasa en la digestión.
- 4Vitaminas y minerales de la dietaQué vitamina se forma en la piel con el sol y ayuda al calcio, cuál evita el escorbuto y qué mineral necesita la hemoglobina.
Energía, velocidad y equilibrio
Si una reacción libera o absorbe energía, qué tan rápido ocurre y hacia dónde se desplaza cuando llega al equilibrio. Fuera del Área 2 de la UNAM solo se pregunta la diferencia entre reacciones exotérmicas y endotérmicas. Practicar el tema
- 1Reacciones exotérmicas y endotérmicasCómo distinguir una reacción que libera calor de una que lo absorbe, y qué signo lleva q cuando la energía térmica sale del sistema.
- 2Sistemas abiertos, cerrados y aisladosCómo clasificar un sistema como abierto, cerrado o aislado según si cruzan materia y energía, con la tetera y la olla del libro.
- 3Energía interna y primera ley de la termodinámicaQué es la energía interna y cómo calcular su cambio con ΔU = q + w, con el calor que entra positivo y el trabajo sobre el sistema positivo.
- 4Entalpía, entropía y energía libre de GibbsCómo leer el signo de ΔH, qué dice ΔG sobre si un proceso es espontáneo y en qué casos la temperatura cambia ese signo de Gibbs.
- 5Ley de Hess y entalpías de formaciónCómo obtener el ΔH de una reacción sumando pasos con la ley de Hess, y qué mide la entalpía de formación de un mol desde los elementos.
- 6Velocidad de reacción y catalizadoresQué factores suben la velocidad de una reacción y cómo un catalizador abre otro mecanismo con menor energía de activación sin gastarse.
- 7Equilibrio químico y principio de Le ChâtelierQué es un equilibrio dinámico y cómo se desplaza si cambian la concentración, la temperatura o la presión, sin que el catalizador mueva K.
Química del carbono
Cómo se enlaza el carbono, cómo se nombran los hidrocarburos y los compuestos con grupos funcionales, y qué reacciones los transforman. En la UNAM solo lo evalúa el Área 2; en el IPN forma parte de Química II y III. Practicar el tema
- 1Hibridación del carbono y enlaces sigma y pisp3, sp2 y sp en el carbono: el metano es tetraédrico, el eteno es plano con un enlace pi y el acetileno es lineal con dos pi.
- 2Carbono tetraédrico y carbono asimétricoEl metano es un tetraedro de 109,5 grados. Los enantiómeros son imágenes especulares que no se superponen, como los isómeros L y D de la alanina.
- 3Nomenclatura de alcanos, alquenos y alquinosCadena más larga, número más bajo del sustituyente, sufijo -eno para el doble enlace y -ino para el triple. El butano y el 2-metilpropano comparten C4H10.
- 4Isomería estructuralMisma fórmula y distinto arreglo: n-butano y 2-metilpropano son C4H10. El 1-buteno y el 2-buteno mueven el doble enlace. Cis y trans son otro caso.
- 5Grupos funcionales orgánicosEl grupo funcional marca la reactividad: hidroxilo en el alcohol, éter, carbonilo de aldehído o cetona, carboxilo, éster y amina con sufijo -ina.
- 6Benceno y compuestos aromáticosEl benceno, C6H6, es un anillo de carbonos sp2. Sus enlaces pi están deslocalizados y el anillo prefiere la sustitución a la adición.
- 7Reacciones orgánicas y polimerizaciónSustitución en alcanos, adición al doble enlace, polimerización del etileno a polietileno, éster a partir de ácido y alcohol, y condensación que suelta agua.
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