Estados de la materia
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Este documento describe los diferentes estados de la materia (sólido, líquido y gaseoso) y las propiedades asociadas a cada uno. Explica los tipos de sólidos cristalinos y sus estructuras. Luego describe las leyes de los gases ideales y la teoría cinética molecular. Finalmente, aborda los equilibrios entre fases y las desviaciones del comportamiento ideal de los gases.
Estados de la materia
- 1. Estados de la materia Profesor Jorge Garcia Química General e Inorgánica UNNOBA Estados de la materia 1
- 2. Estados de la materia SÓLIDO LÍQUIDO GASEOSO Poco desorden Moderado Gran desorden desorden Moléculas en Moléculas sin contacto Moléculas en contacto contacto Estados de la materia 2
- 3. Comparación de los estados Propiedad Sólido Líquido gas Densidad Alta Alta Baja Expansión Pequeña Pequeña Alta térmica Cohesión Grande Pequeña nula Tensión Muy grande Intermedia nula superficial Viscosidad Muy grande Media Pequeña E. Cinética Baja Media Muy alta molecular Estados de la materia 3
- 4. Agua Líquida e Hielo AGUA HIELO LÍQUIDA Estados de la materia 4
- 5. SÓLIDOS Sólidos cristalinos Sólidos amorfos Tienen rigidez y órden de Carecen de distribución largo alcance. regular de sus átomos. Estados de la materia 5
- 6. Sólidos Cristalinos Sus átomos, iones o moléculas ocupan posiciones específicas. Punto Reticular. El orden geométrico de estos puntos se llama Estructura Cristalina La unidad básica repetitiva de la disposición de átomos o moléculas se llama Celda Unitaria. Estados de la materia 6
- 7. Tipos de redes cristalinas Estados de la materia 7
- 8. Tipos de cristales Cristal Iónico: Unidades en los puntos reticulares: iones. Fuerzas de atracción: electrostáticas Propiedades: duros, quebradizos, altos puntos de fusión Ejemplos: NaCl, LiF, K2O. Estados de la materia 8
- 9. Tipos de cristales Cristal Covalente: Unidades en los puntos reticulares: átomos. Fuerzas de atracción: unión covalente Propiedades: duros, altos puntos de fusión Ejemplos: Diamante, SiO2 Estados de la materia 9
- 10. Tipos de cristales Cristal Molecular: Unidades en los puntos reticulares: moléculas. Fuerzas de atracción: London, interdipolos, puente de hidrógeno Propiedades: suaves, bajos puntos de fusión Ejemplos: hielo, Ar, I2, Estados de la materia 10
- 11. Tipos de cristales Cristal Metálico: Unidades en los puntos reticulares: átomos. Fuerzas de atracción: Unión metálica Propiedades: suaves o duros, buenos conductores de la electricidad. Ejemplos: Mg, Fe, Ni Estados de la materia 11
- 12. Gases Los gases son más simples que líquidos y sólidos, debido a que sus moléculas no interactúan entre sí. Responden a leyes descriptas en forma experimental durante el s XVII y permitieron el establecimiento de la teoría atómico molecular. Estados de la materia 12
- 13. Las leyes de los gases Ley de Boyle Mariotte: Trabajando a T constante la P que ejerce una masa gaseosa es inversamente proporcional al V ocupado. P . V = KT Leyes de Charles Gay Lussac: Trabajando a P constante, el V de una masa es directamente proporcional a su Temperatura Absoluta. V/T = Kp Trabajando a V constante, la P de una masa gaseosa es directamente proporcional a su temperatura absoluta. P/T = Kv Ley de Avogadro: En iguales condiciones de P y T, el Volumen de un gas es proporcional al número de moléculas. V=K.n Estados de la materia 13
- 14. Ecuación general del estado gaseoso Partiendo de las leyes anteriores donde el V es directamente proporcional al número de moles del gas (Avogadro), a la temperatura absoluta (Charles Gay Lussac) e inversamente proporcional a la P (Boyle Mariotte) surge: P. V = nRT R= constante de los gases = 0,082 L.Atm/K/mol Estados de la materia 14
- 15. Ley de Dalton de las presiones parciales En una mezcla gaseosa, cada uno de los gases se comporta como si estuviera sólo ocupando todo el volumen del recipiente. La presión total ejercida por la mezcla gaseosa es la suma de las presiones parciales de c/u de los gases. Pi = ni R. T/V Pi = Xi . Pt Estados de la materia 15
- 16. Teoría cinético molecular de los gases Desarrollada por Maxwell y Boltzman Parte de considerar el comportamiento macroscópico del gas a partir del comportamiento molecular. Un gas está compuesto de un gran número de partículas pequeñas (moléculas) de tamaño despreciable frente al volumen total del gas. Las moléculas se mueven en movimiento aleatorio, rectilíneo y rápido con choques elásticos entre sí y con la pared del recipiente La energía cinética promedio de todas las moléculas es proporcional a la temperatura absoluta. Estados de la materia 16
- 17. Distribución de energía cinética A medida que la Temperatura aumenta, aumenta la fracción de moléculas con alta energía cinética. Estados de la materia 17
- 18. Difusión y efusión Difusión: Fenómeno por el cual las moléculas de un gas se mezclan con las de otro. Es un fenómeno gradual, que se debe al movimiento aleatorio de las moléculas. Efusión: Fenómeno por el cual las moléculas de un gas bajo presión escapa por orificios pequeños en la pared del recipiente. Ley de Graham de la difusión y efusión: v1/v2 = √Mr2 /√ Mr1 Estados de la materia 18
- 19. Explicación de las leyes de los gases Ley de Boyle: (P.V=k) Al disminuir el V, aumenta el número de choques de moléculas contra la pared (i.e la presión), porque hay más moléculas en menos espacio. Ley de Charles: (P=kT y V=kT) Al aumentar la T, aumenta la Ec (i.e. la velocidad) de las moléculas y por lo tanto el número de moléculas que chocan contra la pared (p) o el volumen aumenta si se pretende balancear contra una presión externa constante. Ley de Avogadro: (V=kn) Al aumentar el número de moléculas, para mantener el número de choques constante, el gas debe expandirse. Ley de Dalton: Si las moléculas no se atraen ni se repelen, la Presión que ejerce c/u no debe ser influenciada por el otro. Estados de la materia 19
- 20. Desviaciones del comportamiento ideal Estados de la materia 20
- 21. Equilibrio líquido-gas A cualquier T, hay moléculas con suficiente energía cinética para escapar de la fase líquida y pasar a fase gaseosa. PRESION DE VAPOR: Presión que ejerce un vapor en equilibrio con el líquido. Estados de la materia 21
- 22. Un líquido entra en ebullición cuando su presión de vapor iguala la presión atmosférica. Estados de la materia 22
- 23. Diagrama de fases Existe una temperatura llamada crítica, por encima de la cual un gas no puede licuarse por compresión. Por encima de dicha temperatura y presión, no se diferencian el estado líquido y gaseoso: fluído supercrítico. Estados de la materia 23
- 24. Diagrama de fases para el agua Estados de la materia 24