Definición de Composición (Química)
M.C. en Ingeniería y Física Biomédicas
La composición química se refiere a las proporciones relativas en las que se encuentra cada elemento que forma parte de una sustancia, compuesto o material. Esta puede llegar a cambiar cuando ocurren cambios químicos o cierta cantidad de un elemento es sustraída, o agregada, cambiando las proporciones del compuesto.
El hecho de designar la composición química de cualquier sustancia, habla de la identidad de esta, lo que es fundamental para la caracterización y el entendimiento del comportamiento de diferentes materiales. La composición química se puede representar de diferentes maneras, entre las más utilizadas destacan: las fórmulas químicas y la composición porcentual.
Fórmulas químicas, composición porcentual y ejemplos para ambos modelos
Los elementos químicos son los bloques que constituyen todas las sustancias que conocemos, estos se representan por símbolos químicos que los diferencian entre sí. Por ejemplo, C para el carbono, H para el hidrógeno y O para el oxígeno. Una forma de representar la composición química de un compuesto es a través de las fórmulas químicas, y entre estas la más utilizada es la fórmula molecular, que utiliza el símbolo de cada elemento presente en el compuesto, seguido de un subíndice número que indica la cantidad de átomos del elemento que componen la sustancia. Por ejemplo, H2O, la fórmula molecular del agua, indica que la composición química de esta sustancia son dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno, por molécula.
La composición porcentual de una sustancia es la proporción en masa que representa cada elemento en el compuesto, expresada en unidades porcentuales. Se calcula al dividir la masa de cada elemento entre la masa total y multiplicando por 100%. El cálculo de la composición porcentual de un compuesto hace uso de las masas atómicas reportadas en la tabla periódica, correspondiente a cada uno de los elementos.
Por ejemplo, si se quiere saber la composición porcentual del agua, primero se debe calcular la masa molar, para esto se suman las masas atómicas de cada elemento, en este caso hidrógeno y oxígeno, multiplicadas por la cantidad de átomos que aporta cada uno, para el hidrógeno: H= (1g/mol)(2 átomos)= 2g/mol, y para el oxígeno: O= (16 g/mol)(1 átomo)= 16 g/mol, sumando ambas cantidades: 2 g/mol +16 g/mol= 18 g/mol, esta será tomada como la masa total. Ahora, se divide la masa de cada elemento entre la masa total y se multiplica por 100%, para el hidrógeno: (2 g/mol/18 g/mol)(100%)= 11%, (16 g/mol/18 g/mol)(100%)= 89%. Como resultado, la composición porcentual del agua sería 11% hidrógeno, 89% oxígeno. Esta representación de la composición química resulta especialmente útil para mezclas, que son entes de dos o más compuestos combinados, aquí se utiliza la composición porcentual para determinar la concentración de cada compuesto en la mezcla y predecir su comportamiento.
Existen diferentes métodos para determinar la composición química de una sustancia. De entre ellas, las técnicas analíticas como la espectroscopia infrarroja, la espectrometría de masas y la resonancia magnética nuclear, pueden identificar moléculas especificas en una sustancia, a partir de comparar los patrones y espectros que generan contra estándares. La cromatografía es otra técnica muy utilizada pues separa los componentes de una mezcla a partir de sus diferencias en solubilidad, para así saber los componentes en una mezcla desconocida. El análisis químico elemental, abarca técnicas como la espectroscopia de absorción, que se basa en las longitudes de onda que absorbe determinado elemento y con base en espectros registrados se puede saber que elemento está presente en la sustancia. También ciertas técnicas de microscopia, como la microscopía electrónica de transmisión, pueden ayudar a identificar las partículas presentes en una muestra. Además, existen técnicas cuantitativas que permiten determinar la composición química de una sustancia a través de reacciones que revelan la identidad de ciertas moléculas, como las reacciones acido-base, oxidación-reducción y de precipitación.
Aplicaciones
El entendimiento de la composición química de las sustancias es esencial en muchas aplicaciones, no sólo en la química, sino en ingeniería de materiales, ciencia ambiental, biología, física de la materia condensada y medicina, entre otras. En los procesos industriales, por ejemplo, es de suma importancia conocer la composición química exacta de los reactivos que se utilizan como materia prima para dar como resultado ciertos productos de valor, esto asegurara un control total de la calidad y pureza de los mismos, así como en cuestión de seguridad en las diferentes etapas de procesamiento.
Hablando un poco de la relevancia de la composición química en el área de la salud, cuando se trata con análisis para diagnósticos de ciertas enfermedades, los métodos analíticos son determinantes, pues a partir de saber cuál es la composición química de las muestras biológicas, se puede saber su procedencia o identificar la procedencia de estas, además, para el desarrollo de fármacos y la investigación en este rubro para formulación de los mismos, es muy importante contar con un control de calidad que analice la composición química de los productos que salen al mercado.
Trabajo publicado en: Oct., 2023.
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