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Estados de la Materia
Gaseoso, lquido y slido
Estados de la Materia
Los gases: No tienen forma ni volumen fijos. En ellos es muy caracterstica la gran variacin de volumen que experimentan al cambiar las condiciones de temperatura y presin.
Los lquidos: No tienen forma fija pero s volumen. La variabilidad de forma y el presentar unas propiedades muy especficas son caractersticas de los lquidos.
Los slidos: Tienen forma y volumen constantes. Se caracterizan por la rigidez y regularidad de sus estructuras.
http://concurso.cnice.mec.es/cnice2005/93_iniciacion_interactiva_materia/
curso/materiales/estados/estados1.htm
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Estado Gaseoso
La materia en este estado:
Adopta la forma y ocupan todo el volumen del recipiente en el que se encuentran.
Puede comprimirse, siendo el ms compresible de los estados de la materia.
Forma mezclas homogneas fcilmente.
Tiene una densidad muy baja en comparacin a la de los otros estados.
Pueden ser elementos:
gases nobles, O2, H2, N2, F2, Cl2
compuestos: CO, CO2, SO2, NH3, CH4, C3H8, NO, NO2,
mezclas de elementos y/o compuestos
,
Propiedades de los gases
Temperatura (T)
Volumen (V)
Presin (P)
Cantidad de sustancia (n)
Temperatura
Chemistry by Chang, R. Copyright c 1991 by McGraw Hill Inc
Volumen (V)
De todo el recipiente en el que se encuentre
Unidades
- Sistema internacional SI: metro cbico (m3)
- Uso comn:
litro (L) o mililitro (mL)
1 m3 = 1000 L
Presin (P)
Se define como la relacin de fuerza sobre rea
Unidades SI :
F: Newton (N)
A: metro cuadrado (m2)
P: Pascal (Pa)
Instrumentos de medicin:
- Barmetro
- Manmetro
A
FP
Barmetro
Creado por Torricelli
Mide la presin atmosfrica
F = peso del aire que se soporta
A nivel del mar:
Patmosfrica = 760 mmHg
1 atm = 760 mmHg
1 mmHg = 1 Torr
En SI : Pascal (Pa)
1 atm = 101 325 Pa
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Barmetro
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Manmetro
Chemistry : The Central Science by Brown/Le May/Bursten Copyright c 1997 by Prentice Hall Inc
Leyes de los gases
Relacionan las propiedades de los gases (P,
V, T y n)
Ley de Boyle ( P y V)
Ley de Charles ( V y T)
Ley de Gay Lussac ( P y T)
Ley de Avogadro ( V y n o P y n)
Ley de Boyle
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Ley de Boyle
La presin y el volumen son inversamente
proporcionales
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Ley de Charles
El volumen es directamente proporcional a la
temperatura.
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Ley de Charles
V = k T
2
2
1
1
T
V
T
V
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Ley de Gay - Lussac
La presin es directamente proporcional a la
temperatura
P = k T
2
2
1
1
T
P
T
P
Ley de Avogadro
El volumen es directamente proporcional al
nmero de moles
V = k n
La presin es directamente proporcional al
nmero de moles
P = k n
Propiedades constantes Ley expresin Proceso
moles, n temperatura, T Boyle PV = k isotrmico
moles, n presin, P Charles V/T = k isobrico
moles, n volumen, V Gay-
Lussac P/T = k isocrico
presin, P
temperatura, T
Avogadro
V = k T
volumen, V temperatura, T Avogadro P = k T
Estas leyes se cumplen cuando se trabaja a bajas presiones y temperaturas moderadas. Tenemos que:
Ley de los cambios triples
2
22
1
11
T
VP
T
VP
Para una cantidad fija de gas (n constante) que experimenta cambios desde las condiciones iniciales (Punto 1) hasta las condiciones finales (Punto 2) se cumple:
es decir constanteT
VP
Condiciones normales o estndar
Para un gas ideal:
P = 1 atm TPE,
TPS o
T = 0 C condiciones normales
Ecuacin de estado de los gases ideales
P V = n R T P = presin (en atm)
V = volumen (en L)
T = temperatura (en K)
n = cantidad de sustancia (en mol)
R = constante universal de los gases ideales
= 0,082 Kmol
Latm
.
.
Relacin densidad con P y T
densidad: d = masa / volumen = masa / V
nmero de moles: n = masa / masa molar
P V = n R T
reemplazando n en la ecuacin anterior:
P V = (masa / masa molar) x RT
trasladando V al segundo miembro
P = (masa / V) x (RT / masa molar)
P = d x (RT / masa molar)
d = masa molar x ( P / RT)
Ley de Dalton o de las presiones
parciales
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Ley de Dalton
La Presin total (P) es igual a la suma de las presiones parciales.
P =
presin parcial (p) es la presin que ejerce un componente de la mezcla si estuviese slo en el mismo recipiente (igual V) y a la misma temperatura (igual T).
Fraccin molar (X)
relacin entre nmero
de moles de un
componente gaseoso y
moles totales de la
mezcla gaseosa
Para el gas 1:
........321 ppppi
Tn
nX 11
Ley de Dalton
Si
Como V y T son iguales, al
dividir miembro a miembro:
Segn Dalton:
reemplazando, se tiene que:
por lo que, dividiendo en PT:
111 Xn
n
P
p
TT
V
RTnP TT
V
RTnp 11
TPXp 11........321 pppPT
........321 TTTT PXPXPXP
1
........1 321
iX
XXX
Teora Cintico-Molecular (TCM)
Propuesta en 1857 por
Clausius.
Trata de explicar las
propiedades (n, P, V y
T) de los gases.
Visualiza lo que ocurre
con las partculas de los
gases cuando cambian
estas propiedades, es
decir, las leyes de los
gases.
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Teora Cintico-Molecular (TCM)
Los gases estn constituidos por partculas muy
pequeas que se mueven en lnea recta y al azar.
Este movimiento se modifica si las partculas chocan
entre s o con las paredes del recipiente, pero sin
prdida de energa (choques elsticos).
El volumen de las partculas se considera
despreciable comparado con el volumen del gas.
Entre las partculas no existen fuerzas atractivas ni
repulsivas.
La Ec media de las partculas es proporcional a la
temperatura absoluta del gas.
Energa cintica (Ec)
La temperatura de un gas es una medida de la Energa cintica media de las molculas del gas.
Si T aumenta, la Ec aumenta.
Las velocidad de las molculas de un gas es directamente proporcional a su T e inversamente proporcional a su masa molecular o molar (M).
Energa cintica media:
Velocidad cuadrtica media:
R = 8,314J/mol.K
T = temperatura absoluta
M = masa molar (en kg/mol)
2
2
1mvEc
M
RTv
3
Energa cintica (Ec)
Si 2 gases (p.e. H2 y O2) se
encuentran a la misma T, la
Ec media de ambos gases
es la misma.
Ec H2 = Ec O2
22
2222 2
1
2
1OOHH vmvm
2
2
2
2
H
O
O
H
m
m
v
v
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Efusin y difusin
Efusin: escape de las
molculas de un gas a
travs de un agujero
pequeo
Difusin: dispersin de
las molculas de un gas
dentro de un espacio o
entre las molculas de
otro gas
3
3
NH
HCl
HCl
NH
m
m
v
v
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Gases reales
Se consideran las
interacciones entre las
molculas de los gases
El volumen real es
menor que el volumen
del recipiente
Los choques no son
elsticos, hay prdida
de Ec.
No se cumple PV = nRT
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