La materia se presenta en distintos estados de agregación y experimenta cambios. En un cambio físico la sustancia conserva su composición y solo varían propiedades como la forma o el estado de agregación; en un cambio químico se forman sustancias nuevas con distinta composición. La Ley de la conservación de la masa (Ley de Lavoisier, 1785) establece que en una reacción química ordinaria la masa total de los reactivos es igual a la masa total de los productos: la materia no se crea ni se destruye, solo se transforma.
El átomo está formado por tres partículas subatómicas con carga definida: el protón es positivo, el electrón es negativo y el neutrón no tiene carga. Los protones y neutrones se localizan en el núcleo, mientras que los electrones orbitan alrededor de él. Conviene dominar estas relaciones:
La tabla periódica actual organiza los elementos en orden creciente de su número atómico, distribuidos en 7 periodos (hileras horizontales) y 18 grupos o familias (columnas verticales). Dmitri Mendeléyev presentó la primera versión en 1869, ordenando los elementos por masa atómica creciente. Los elementos de un mismo grupo comparten propiedades semejantes porque tienen el mismo número de electrones de valencia, y el número de periodo coincide con el número de niveles de energía que ocupan sus electrones.
En una ecuación química los reactivos se escriben a la izquierda y los productos a la derecha, separados por una flecha: reactivos → productos. Balancear consiste en igualar átomos de cada lado, respetando la conservación de la masa. En las reacciones redox hay transferencia de electrones: la oxidación es pérdida de electrones y la reducción es ganancia de electrones. Por último, la escala de pH va de 0 a 14: un valor menor que 7 indica disolución ácida, igual a 7 neutra y mayor que 7 básica o alcalina.
1. ¿Cuáles son los tres estados de agregación de la materia más comunes en la naturaleza?
Los tres estados de agregación más comunes de la materia son sólido, líquido y gaseoso; existe además el plasma. (SEP, Ciencias III (Química); Temario de Química COMIPEMS, 'Estados de agregación de la materia')
2. En el estado sólido, las partículas de una sustancia se caracterizan por:
En el estado sólido las partículas están muy juntas y ordenadas, por lo que el sólido conserva forma y volumen propios. (SEP, Ciencias III (Química); Temario de Química COMIPEMS, 'Estados de agregación de la materia')
3. ¿Qué estado de la materia no tiene forma ni volumen propios y tiende a ocupar todo el espacio del recipiente que lo contiene?
En el estado gaseoso las partículas se mueven libremente y muy separadas, por lo que el gas ocupa todo el volumen disponible y no tiene forma propia. (SEP, Ciencias III (Química); Temario de Química COMIPEMS)
4. El cambio de estado por el cual un líquido pasa a sólido al disminuir la temperatura se llama:
La solidificación o congelación es el paso de líquido a sólido; ocurre al retirar calor, como cuando el agua se convierte en hielo. (SEP, Ciencias III (Química); Temario de Química COMIPEMS, 'Cambios de estado')
5. ¿Cómo se llama el cambio de estado en el que una sustancia pasa directamente de sólido a gas sin pasar por el estado líquido?
La sublimación es el paso directo de sólido a gas, como ocurre con el hielo seco (dióxido de carbono sólido) o la naftalina. (SEP, Ciencias III (Química); Temario de Química COMIPEMS, 'Cambios de estado')
6. Cuando colocas un cubo de hielo al sol y observas que se derrite hasta volverse agua líquida, ¿qué cambio de estado ocurre?
La fusión es el paso de sólido a líquido que ocurre al aumentar la temperatura; el hielo (sólido) se transforma en agua (líquido). (SEP, Ciencias III (Química); Temario de Química COMIPEMS, 'Cambios de estado')
7. El cambio de estado por el cual el vapor de agua del aire se convierte en gotas de líquido al enfriarse, como el rocío de la mañana, se llama:
La condensación es el paso de gas a líquido provocado por el enfriamiento; el vapor de agua del aire se convierte en gotas líquidas. (SEP, Ciencias III (Química); Temario de Química COMIPEMS, 'Cambios de estado')
8. De acuerdo con su definición, ¿qué es la materia?
La materia es todo aquello que tiene masa y ocupa un volumen (espacio); por ejemplo el aire, el agua y las rocas. (SEP, Ciencias III (Química); Temario de Química COMIPEMS, 'Propiedades de la materia')
9. En un cambio físico de la materia, la sustancia conserva su composición y solo cambia, por ejemplo, su forma o estado. ¿Cuál de los siguientes es un cambio físico?
Al cortar papel sigue siendo papel, solo cambia su forma; en cambio quemar, oxidar y digerir forman sustancias nuevas (cambios químicos). (SEP, Ciencias III (Química); Temario de Química COMIPEMS, 'Cambios físicos y químicos')
10. En un cambio químico se forman sustancias nuevas con distinta composición. ¿Cuál de las siguientes situaciones es un cambio químico?
Al quemar el papel se forman sustancias nuevas (ceniza, gases), por lo que es un cambio químico; las demás solo modifican la forma o estado sin crear sustancias nuevas. (SEP, Ciencias III (Química); Temario de Química COMIPEMS, 'Cambios físicos y químicos')
11. Un estudiante observa que un trozo de papel, al quemarse, libera humo y deja ceniza, sin posibilidad de recuperar el papel original. ¿Qué afirmación es correcta?
Al quemarse el papel se transforma en ceniza y gases (sustancias nuevas), lo que define un cambio químico irreversible. (SEP, Ciencias III (Química); Temario de Química COMIPEMS, 'Cambios físicos y químicos')
12. Las propiedades de la materia que no dependen de la cantidad de sustancia, como la densidad o el punto de fusión, se denominan:
Las propiedades intensivas (densidad, punto de fusión, temperatura) no dependen de la cantidad de materia; las extensivas (masa, volumen) sí dependen de ella. (SEP, Ciencias III (Química); Temario de Química COMIPEMS, 'Propiedades de la materia')
13. ¿Cuál de las siguientes es una propiedad extensiva de la materia, es decir, que depende de la cantidad de sustancia presente?
La masa es una propiedad extensiva porque aumenta o disminuye según la cantidad de materia; el punto de ebullición, la densidad y el color son intensivas. (SEP, Ciencias III (Química); Temario de Química COMIPEMS, 'Propiedades de la materia')
14. Según la Ley de la conservación de la masa de Lavoisier, si en un recipiente cerrado reaccionan 4 g de hidrógeno con 32 g de oxígeno para formar agua, ¿cuánta masa de agua se obtiene?
Por la Ley de Lavoisier, la masa de los productos es igual a la de los reactivos: 4 g + 32 g = 36 g de agua. (Antoine Lavoisier (1785); IPN, Aula Virtual de Química, 'Ley de la conservación de la masa')
15. La Ley de la conservación de la masa establece que en una reacción química ordinaria:
Lavoisier estableció que la materia no se crea ni se destruye, solo se transforma; por ello la masa de los reactivos iguala a la de los productos. (Antoine Lavoisier (1785); IPN, Aula Virtual de Química, 'Ley de la conservación de la masa')
16. ¿Cuál de las siguientes es una sustancia pura formada por un solo tipo de átomo?
El oxígeno es un elemento, una sustancia pura formada por un solo tipo de átomo; el agua de mar, el aire y la leche son mezclas. (SEP, Ciencias III (Química); Temario de Química COMIPEMS, 'Clasificación de la materia')
17. Una mezcla en la que se distinguen a simple vista sus componentes, como la ensalada o el agua con arena, se llama:
En una mezcla heterogénea los componentes se distinguen a simple vista y no están distribuidos de manera uniforme. (SEP, Ciencias III (Química); Temario de Química COMIPEMS, 'Mezclas homogéneas y heterogéneas')
18. Una mezcla homogénea en la que sus componentes no se distinguen a simple vista, como el agua con sal disuelta, también recibe el nombre de:
Una mezcla homogénea de composición uniforme se llama disolución; en ella el soluto se distribuye de manera uniforme en el disolvente. (SEP, Ciencias III (Química); Temario de Química COMIPEMS, 'Disoluciones')
19. En una disolución, ¿cómo se llama la sustancia que se encuentra en menor cantidad y se disuelve?
El soluto es la sustancia que se disuelve y está en menor proporción; el disolvente es la que está en mayor cantidad y lo disuelve. (SEP, Ciencias III (Química); Temario de Química COMIPEMS, 'Componentes de una disolución')
20. Al preparar agua con azúcar, el azúcar se disuelve por completo y no se distingue a simple vista. En esta disolución, el disolvente es:
El disolvente es la sustancia presente en mayor cantidad que disuelve al soluto; en el agua azucarada, el agua es el disolvente y el azúcar el soluto. (SEP, Ciencias III (Química); Temario de Química COMIPEMS, 'Componentes de una disolución')
21. ¿Cuál es el método más adecuado para separar arena que está mezclada con agua?
La filtración separa un sólido insoluble (arena) de un líquido (agua) haciendo pasar la mezcla por un filtro que retiene el sólido. (SEP, Ciencias III (Química); Temario de Química COMIPEMS, 'Métodos de separación de mezclas')
22. Para separar la sal disuelta en agua y recuperar la sal sólida, ¿qué método conviene usar?
La evaporación permite recuperar un sólido disuelto: al calentar la disolución el agua se evapora y la sal queda en el recipiente. (SEP, Ciencias III (Química); Temario de Química COMIPEMS, 'Métodos de separación de mezclas')
23. Tienes una mezcla de limaduras de hierro y arena. ¿Cuál es el método más práctico para separarlas?
La imantación aprovecha que el hierro es atraído por un imán, lo que permite separarlo de la arena, que no es magnética. (SEP, Ciencias III (Química); Temario de Química COMIPEMS, 'Métodos de separación de mezclas')
24. Para separar dos líquidos que no se mezclan, como el agua y el aceite, dejándolos reposar para que se separen en capas, el método más adecuado es:
La decantación separa líquidos inmiscibles de distinta densidad: se deja reposar la mezcla y luego se vierte cuidadosamente el líquido superior. (SEP, Ciencias III (Química); Temario de Química COMIPEMS, 'Métodos de separación de mezclas')
25. La destilación es un método que separa los componentes de una mezcla líquida aprovechando que tienen distinto:
La destilación separa líquidos según su punto de ebullición: se evapora el componente más volátil y luego se condensa para recuperarlo. (SEP, Ciencias III (Química); Temario de Química COMIPEMS, 'Métodos de separación de mezclas')
26. Para separar piedras grandes de la arena fina, se hace pasar la mezcla por una malla o coladera. Este método se llama:
El tamizado separa sólidos de distinto tamaño de partícula usando una malla que retiene las partículas grandes y deja pasar las pequeñas. (SEP, Ciencias III (Química); Temario de Química COMIPEMS, 'Métodos de separación de mezclas')
27. ¿Cuál de los siguientes es un ejemplo de mezcla homogénea?
En el agua con sal disuelta los componentes no se distinguen y la composición es uniforme, por lo que es una mezcla homogénea; las demás son heterogéneas. (SEP, Ciencias III (Química); Temario de Química COMIPEMS, 'Mezclas homogéneas y heterogéneas')
28. A diferencia de un compuesto, los componentes de una mezcla:
En una mezcla cada componente conserva sus propiedades y puede separarse por métodos físicos; en un compuesto los elementos se unen químicamente en proporciones fijas. (SEP, Ciencias III (Química); Temario de Química COMIPEMS, 'Mezclas y compuestos')
29. ¿Cuál de las siguientes partículas subatómicas tiene carga eléctrica positiva?
El protón posee carga positiva, el electrón carga negativa y el neutrón no tiene carga. (American Chemical Society, Middle School Chemistry (cap. 4, lección 1); SEP, Ciencias III (Química))
30. ¿Qué partícula subatómica carece de carga eléctrica, es decir, es neutra?
El neutrón no tiene carga eléctrica; por eso recibe ese nombre. (American Chemical Society, Middle School Chemistry (cap. 4, lección 1); SEP, Ciencias III (Química))
31. ¿En qué parte del átomo se localizan los protones y los neutrones?
Los protones y neutrones se concentran en el núcleo, mientras que los electrones se ubican en la región exterior. (American Chemical Society, Middle School Chemistry; Wikipedia, 'Partícula subatómica')
32. El número atómico (Z) de un átomo se define como el número de:
El número atómico (Z) es el número de protones del núcleo; en un átomo neutro coincide con el número de electrones. (SEP, Ciencias III (Química); IPN, Aula Virtual de Química)
33. ¿A qué es igual el número de masa (A) de un átomo?
El número de masa (A) es la suma de los protones más los neutrones presentes en el núcleo. (IPN, Aula Virtual de Química (aev.dfie.ipn.mx), tema 2, subtema 3)
34. Un átomo neutro tiene número atómico Z = 11. ¿Cuántos electrones tiene?
En un átomo neutro el número de electrones es igual al número de protones, es decir, igual al número atómico (11). (SEP, Ciencias III (Química); IPN, Aula Virtual de Química)
35. Un átomo tiene número de masa A = 23 y número atómico Z = 11. ¿Cuántos neutrones tiene?
El número de neutrones se obtiene restando Z a A: 23 − 11 = 12. (IPN, Aula Virtual de Química; UADEC, Bachillerato Química I, 'Número y Masa Atómica')