Química y Biofísica: Fundamentos, Enlaces, Reacciones y Magnitudes Físicas

Fichas de vocabulario exhaustivas para el curso de Química Biofísica que abarcan materia, estructura atómica, tabla periódica, enlaces químicos, reacciones y estequiometría, formulación inorgánica y unidades de densidad, presión y peso específico.

Química

Ciencia que estudia la estructura de la materia, sus propiedades, las transformaciones o reacciones que puede sufrir (sujetas a leyes y principios) y los procesos que conllevan absorción y liberación de energía.

Materia

Sustancia de la que están hechas todas las cosas materiales del universo; es todo aquello que ocupa un lugar en el espacio, posee masa, se puede medir y percibir por los sentidos (incluyendo lo que no se ve ni se toca, como el aire).

Masa

Medida cuantitativa de la cantidad de materia que posee un cuerpo.

Peso

Acción que ejerce la fuerza de la gravedad sobre la masa de un objeto.

Elemento químico

Sustancia pura fundamental que no se puede separar en sustancias más simples por medios químicos.

Compuesto químico

Sustancia formada por átomos de dos o más elementos unidos químicamente en proporciones definidas, cuyos componentes pueden separarse únicamente mediante métodos químicos.

Mezcla homogénea

Unión física de sustancias cuya composición es idéntica en toda la muestra; presenta una sola fase y sus componentes no se distinguen visualmente.

Mezcla heterogénea

Unión física de sustancias cuya composición no es uniforme; presenta dos o más fases y sus componentes se diferencian a simple vista.

Levigación

Método físico de separación que consiste en arrastrar materiales livianos mediante una corriente de agua para separarlos de las partículas más pesadas.

Tamizado

Método físico utilizado para separar mezclas de materiales sólidos aprovechando la diferencia de tamaño entre sus partículas.

Decantación

Método físico que permite separar un sólido suspendido en un medio líquido dejándolo sedimentar, o separar dos líquidos inmiscibles de distinta densidad.

Destilación

Procedimiento físico para separar los componentes de una mezcla de líquidos basándose en sus diferentes puntos de ebullición.

Fuerzas de cohesión y de expansión

Fuerzas antagónicas que actúan sobre las moléculas de un cuerpo: la fuerza de cohesión las mantiene unidas y la fuerza de expansión las aleja.

Sublimación regresiva

Cambio de estado de la materia en el cual una sustancia gaseosa pasa directamente a estado sólido sin transitar por el estado líquido.

Propiedades intrínsecas o específicas

Cualidades de la materia que difieren de un cuerpo a otro y no dependen de la cantidad de masa; se subdividen en físicas (densidad, puntos de fusión y ebullición) y químicas (oxidación, combustión, fermentación).

Isótopos

Átomos pertenecientes a un mismo elemento químico que poseen idéntico número atómico ($Z$), pero distinto número másico ($A$) debido a una cantidad diferente de neutrones.

Número cuántico principal ($n$)

Parámetro que describe el nivel energético principal de un electrón y su distancia promedio al núcleo atómico, adoptando valores enteros desde $1$ hasta $7$.

Número cuántico secundario o azimutal ($l$)

Parámetro que determina el subnivel energético u orbital ($s, p, d, f$) en el que se localiza el electrón dentro del átomo.

Número cuántico magnético ($m$)

Parámetro que indica la orientación espacial del orbital ocupado por el electrón bajo la influencia de un campo magnético externo.

Número cuántico de espín ($s$)

Parámetro que determina el sentido del giro del electrón sobre su propio eje magnético, con valores permitidos de $+\frac{1}{2}$ y $-\frac{1}{2}$.

Radio atómico

Distancia que existe entre el núcleo atómico y el electrón más externo; aumenta al descender en un grupo y disminuye de izquierda a derecha a lo largo de un período.

Energía de ionización

Cantidad mínima de energía requerida para arrancar un electrón de un átomo neutro en estado gaseoso; aumenta de izquierda a derecha en un período y disminuye de arriba hacia abajo en un grupo.

Afinidad electrónica

Energía liberada cuando un átomo gaseoso capta un electrón adicional para convertirse en un anión.

Electronegatividad

Capacidad intrínseca que tiene un átomo para atraer hacia sí los electrones cuando participa en un enlace químico; el flúor ($F$) es el elemento más electronegativo.

Carácter metálico

Tendencia que muestra un átomo a ceder electrones fácilmente; aumenta hacia la izquierda y hacia la parte inferior de la tabla periódica.

Enlace químico

Interacción entre dos o más átomos que se unen con el objetivo de formar una molécula estable, representando un estado de menor energía respecto a los átomos aislados.

Regla del octeto

Principio químico que establece que los átomos adquieren máxima estabilidad al alcanzar una configuración electrónica de ocho electrones en su capa de valencia ($s^2p^6$), asemejándose a un gas noble.

Enlace iónico

Unión producida entre un metal y un no metal por transferencia de electrones, generándose una atracción electrostática entre cationes y aniones.

Enlace covalente apolar

Enlace en el que dos átomos de la misma clase o de electronegatividades iguales comparten electrones de manera equitativa.

Enlace covalente polar

Enlace entre átomos de distinta clase donde los electrones compartidos son atraídos con mayor fuerza por el elemento más electronegativo, generando densidades de carga parciales.

Enlace covalente coordinado o dativo

Tipo de enlace covalente en el que los dos electrones del par compartido provienen de un único átomo (donador), el cual los cede hacia un orbital vacío de otro átomo (aceptor).

Enlace metálico

Unión física y química entre átomos de metales estructurados en redes compactas, donde los electrones de valencia se desplazan libremente, otorgando ductilidad, maleabilidad y alta conductividad.

Fuerzas de Van der Waals

Atracciones intermoleculares débiles que estabilizan la proximidad física entre moléculas sin formar enlaces atómicos.

Puente de hidrógeno

Atracción intermolecular de naturaleza electrostática establecida entre un átomo de hidrógeno unido a un elemento fuertemente electronegativo ($\text{O}, \text{N}, \text{F}$) y otro átomo electronegativo con exceso de carga negativa.

Reacción química

Proceso termodinámico de transformación en el cual los reactivos modifican su composición y estructura molecular original para dar origen a nuevos productos.

Reacción de síntesis o adición

Transformación en la que dos o más reactivos simples se combinan químicamente para producir un compuesto único más complejo ($A + B \rightarrow AB$).

Reacción de descomposición

Proceso químico en el cual una sustancia compuesta se fragmenta en dos o más sustancias más sencillas ($AB \rightarrow A + B$).

Reacción de desplazamiento simple

Reacción química en la que un elemento en estado libre sustituye y desplaza a otro elemento presente en un compuesto químico ($A + BC \rightarrow AC + B$).

Reacción de doble sustitución

Proceso en el cual dos compuestos químicos intercambian de forma simultánea elementos o radicales para formar dos nuevos compuestos ($AB + CD \rightarrow AD + CB$).

Reacción exotérmica

Reacción química que se caracteriza por desprender energía en forma de calor hacia su entorno.

Reacción endotérmica

Reacción química que requiere absorber energía calórica desde el medio para poder llevarse a cabo.

Reacción de neutralización

Reacción ácido-base en la que un ácido aporta iones $H^+$ y una base aporta iones $OH^-$ para combinarse y formar agua junto con una sal.

Oxidación

Semirreacción o proceso químico en el cual un átomo, ion o molécula pierde electrones, provocando un aumento en su número de oxidación.

Reducción

Semirreacción o proceso químico en el cual un átomo, ion o molécula gana electrones, disminuyendo consecuentemente su número de oxidación.

Reacción de combustión

Reacción rápida entre el oxígeno y un compuesto orgánico con carbono e hidrógeno, cuyos productos finales típicos son dióxido de carbono ($\text{CO}_2$) y agua ($\text{H}_2\text{O}$).

Óxidos básicos

Compuestos binarios oxigenados que se originan por la combinación de un metal con oxígeno en número de oxidación $-2$.

Anhídridos (óxidos ácidos)

Compuestos binarios oxigenados formados a través de la unión de un no metal con oxígeno en estado de oxidación $-2$.

Elementos anfóteros

Elementos químicos que pueden comportarse como metales o como no metales según su estado de oxidación, formando óxidos básicos o anhídridos (ejemplos: cromo, manganeso, vanadio).

Hidróxidos

Compuestos ternarios integrados por un metal y uno o más grupos oxidrilo ($OH^-$), resultantes comúnmente de la reacción de un óxido básico con agua.

Peróxidos

Compuestos binarios obtenidos por la reacción de óxidos de metales monovalentes o divalentes con oxígeno monoatómico, que contienen el ion peroxo $(O_2)^{2-}$ y cuyos subíndices nunca se simplifican.

Hidruros metálicos

Compuestos inorgánicos binarios no oxigenados formados por la combinación directa de un metal con hidrógeno actuando con valencia $-1$.

Ácidos hidrácidos

Compuestos binarios hidrogenados formados por la unión de hidrógeno ($+1$) con halógenos ($-1$) o anfígenos ($-2$), que confieren propiedades ácidas al disolverse en agua.

Ácidos oxácidos

Compuestos ternarios oxigenados e hidrogenados que resultan de la combinación química de un anhídrido con agua, respondiendo a la estructura general $\text{HNmO}$.

Prefijos meta, piro y orto

Prefijos utilizados en la nomenclatura tradicional de oxácidos (como los de nitrogenoides y carbonoides) para indicar la adición de una, dos o tres moléculas de agua al anhídrido respectivo.

Radical inorgánico

Especie iónica negativa formada cuando un ácido cede parcial o totalmente sus hidrógenos al ionizarse en agua, modificando sus terminaciones tradicionales de -oso a -ito y de -ico a -ato.

Sales oxisales neutras

Compuestos ternarios formados a partir de la neutralización total de los hidrógenos de un ácido oxácido mediante la acción de un hidróxido, con liberación de agua.

Sales halógenas neutras

Compuestos binarios no oxigenados que se producen por la neutralización total de los hidrógenos de un ácido hidrácido con los oxidrilos de un hidróxido.

Densidad ($\rho$ o $D$)

Magnitud física que representa la cantidad de masa de una sustancia contenida en una determinada unidad de volumen ($D = \frac{m}{V}$).

Presión ($P$)

Magnitud física que mide la proyección o distribución perpendicular de una fuerza ejercida por unidad de superficie ($P = \frac{F}{A}$).

Presión atmosférica

Fuerza por unidad de superficie que ejerce el peso de la masa de aire que conforma la atmósfera sobre la corteza terrestre.

Barómetro

Instrumento de laboratorio y meteorología diseñado para medir la magnitud de la presión atmosférica.

Manómetro

Dispositivo mecánico o digital utilizado específicamente para medir la presión de fluidos contenidos dentro de recipientes cerrados.

Atmósfera física ($\text{atm}$)

Unidad de medida estándar de presión equivalente a $101325\,\text{Pa}$, $760\,\text{mmHg}$, $760\,\text{torr}$ o $14{,}7\,\text{psi}$.

Peso específico ($\gamma$)

Relación entre el peso de un cuerpo y el volumen que ocupa ($\gamma = \frac{P}{V} = \rho \cdot g$), cuya unidad técnica formal en el SI es $\text{N/m}^3$.

Picnómetro

Instrumento de vidrio con volumen calibrado que se utiliza para determinar el peso específico o la densidad de líquidos a partir del pesaje neto de la muestra.

Refractómetro

Instrumento óptico utilizado para determinar la densidad relativa de líquidos biológicos (como la orina) mediante la refracción lumínica.

Densidad urinaria bovina

Parámetro clínico cuyo rango fisiológico normal oscila entre $1{,}010\,\text{g/mL}$ y $1{,}020\,\text{g/mL}$, y cuyos valores ascienden a $1{,}025 - 1{,}030\,\text{g/mL}$ en estados de deshidratación.