FISICOQUÍMICA

MECÁNICA ESTADÍSTICA QUÍMICA CUÁNTICATERMODINÁMICA

CINÉTICA

MACROSCÓPICA MICROSCÓPICA

PROP. DE LA MATERIA PROP. MOLECULARES

Principios físicos fundamentales que

gobiernan las propiedades y comportamiento

de los sistemas químicos

TERMODINÁMICA

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CONCEPTOS BÁSICOS

CONCEPTOS FUNDAMENTALES

Macroscópico: estudio de la materia a gran escala

Microscópico: estudio de la materia a escala molecular

Termodinámica: ciencia macroscópica que estudia las relaciones entre lasdiferentes propiedades de equilibrio de los sistemas y los cambios que éstasexperimentan durante un proceso. En particular estudia el calor, la energía, eltrabajo y los cambios que éstos producen en un sistema.

Sistema: porción del universo que va a ser estudiada

Alrededores: porción del universo restante y que puede interactuar con elsistema

Paredes: elemento que separa a un sistema de sus alrededores.

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No intercambia energía ni materia

Sólo intercambia energía

Intercambia energía y materia

Sistema

Abierto Cerrado Aislado

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CONCEPTOS FUNDAMENTALES

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Impermeable

Paredes

Energía Materia Movimiento

Según:

Adiabática No adiabática Permeable Rígidas Móviles

Semipermeable

CONCEPTOS FUNDAMENTALES

Equilibrio: estado en el que un sistema cumple que:a. Sus propiedades permanecen constantes con el tiempob. Cuando se suprime el contacto con sus alrededores no hay cambio en

sus propiedades

Estado estacionario: Sistema que cumple a pero no b

Tipos de equilibrio

Mecánico

Material

Térmico

Todas las fuerzas están equilibradas. Cero aceleración.

No hay gradientes de velocidad

No hay reacciones enel sistema ni transfe-

rencia neta de materia.No hay gradientes de

Potencial Qco

No hay cambios térmicos en el sistema.No hay gradientes de

temperatura

GradienteIncremento delta en sentido literal. Desde el punto de vista físico es una fuerza motriz que indica hacia dónde ocurre un proceso de

mayor a menor

Equilibrio termodinámicoSistema que está en equilibrio térmico,

mecánico y material

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CONCEPTOS FUNDAMENTALES

Propiedades termodinámicas: características que definen un sistema: Volumen Presión Temperatura, etc

Propiedades se dividen en: Extensivas: dependen de la cantidad de materia Intensivas: no dependen de la cantidad de materia

Sistema homogéneo: todas las propiedades intensivas son constantes

Sistema heterogéneo: conformado por dos o más fases

Fase: porción homogénea de un sistema

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CONCEPTOS FUNDAMENTALES

Presión: Fuerza por unidad de área:

P = F/A la fuerza es normal a la superficie (F: fuerza, A: área)

Densidad: masa sobre volumen

r = m/V es una propiedad intensiva

Temperatura (T): Propiedad que define a sistemas en equilibrio térmico. Pordefinición, dos sistemas en equilibrio térmico tienen igual temperatura, dossistemas que no lo están, tienen diferente temperatura.

Mol: cantidad que expresa la masa de sustancia sobre su peso molecular

n = m/M M es el peso molecular (peso total de 6,022e23 moléculas)

Ley cero de la termodinámica: dos sistemas en equilibrio térmico con untercero, lo están entre sí.

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GASES IDEALES

Leyes de los gases idealeshttp://www.iesaguilarycano.com/dpto/fyq/LG/L0.html 8

Sistema particular con las siguientes características

a. Partículas esféricasb. No hay fuerzas intermoleculares de atracción ni de repulsiónc. Choques elásticos, si es que ocurrend. Partículas muy separadas unas de otrase. Cumple con la ecuación

PV = nRTDonde:

P: PresiónV: Volumenn: molesR: Constante universal de los gasesT: temperatura

Veamos cómo se determinó la ecuación anterior

LEY DE BOYLE

En el s. XVII Boyle descubre que para una cantidad fija de un gas a Temperaturaconstante, la presión y el volumen son inversamente proporcionales

P 1/a V (T, m cttes)

PV = K1

Esta ecuación se cumple parabajas presiones bajasinteracciones moleculares

P1V1 = P2V2P = K1/V

K1: es una constante

Si disminuye el volumenaumentan los choquesmoleculares contra lasparedes y con ellos la presión

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p

1/VV

p

LEY DE CHARLES - GAY LUSSAC

En el s. XIX Charles y Lussac midieron la expansión térmica de los gases yencontraron que para una m y P constantes , el volumen aumenta alincrementar la temperatura directamente proporcionales

V/T = K2 V1/T1 = V2/T2V = TK2

K2: es una constante

Si incrementa la temperatura,incrementa la velocidadcinética de los gases y conella, las colisiones contra lasparedes

T a V (P, m cttes)

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PRINCIPIO DE AVOGADRO n (V, T, P cttes)

Este principio establece que si dos gases se encuentran a las mismas condicionesde P, T y V es porque tienen igual número de moles. En otras palabras, dosvolúmenes de gases a las mismas condiciones de P y T contienen el mismonúmero de moléculas: 6.0221376*1023 moléculas.

Para la determinación de la ecuación del gas ideal, se emplean los tres principiospreviamente vistos, al aplicarlos al siguiente proceso.

ECUACIÓN DEL GAS IDEAL

P1, V1, T1 P2, Va, T1 P2, V2, T2

a b

T, m constantesLey de Boyle

P1V1 = K1 = P2Va

P, m constantesLey de Charles

Va/T1 = K2 = V2/T2 11

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ECUACIÓN DEL GAS IDEAL

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Si combinamos las dos expresiones anteriores, encontramos que:

ECUACIÓN DEL GAS IDEAL

P1V1 / T1 = P2V2 / T2

Al aplicar el famoso principio de Avogadro, vemos que, si ambos gases están alas mismas condiciones de PTV, entonces, se encuentra una relación directa conlas moles. Esta relación es la constante de proporcionalidad R

PV = nRT

OTRAS FORMAS DE LA ECUACIÓN DEL GAS IDEAL

PV = (m/M)RT P = (m/V)*(RT/M) P = rRT/M

PV = nRT P(V/n) = RT PVm = RT

r densidadVm volumen

molar

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La presión de una mezcla de gases, que no reaccionan químicamente, es igual ala suma de las presiones parciales que ejercería cada uno de ellos si sólo unoocupase todo el volumen de la mezcla, sin cambiar la temperatura.

Valores de la constante universal de los gases R

ECUACIÓN DEL GAS IDEAL

R 8,314 J/molK 8,314 m3Pa/molK 83,14 cm3bar/molK 82,06 cm3atm/molK 1,987 cal/molK 0,082 atmL/molK

LEY DE DALTON: LEY DE LAS PRESIONES PARCIALES 1803

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ECUACIÓN DEL GAS IDEAL FÓRMULAS DE T

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(9/5)K=R

H2 HCl 10%

H2O de la llave

Tira de magnesio

Problema

Se hace reaccionar una tira de magnesio de 0.0282g con ácido clorhídricodiluido al 10%, contenido en una probeta invertida en el seno del agua de uncristalizador. Al terminar la reacción Mg (s) + 2HCl (aq) MgCl2 (aq) + H2(g)Se lee en la escala de la probeta que el hidrógeno desplazó 35mL. Calcular lamasa de H2 en gramos correspondiente al volumen obtenido, si la temperaturaes de 26 °C y la presión atmosférica es de 601 mmHg. (Presión del agua a 26°C25,02 mmHg). Determinar el % en peso que reaccionó del Mg y la masa de HClque reaccionó. Determinar las moles y la masa del agua que hay contenida en lafase vapor

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PROBLEMAS

http://www7.uc.cl/sw_educ/educacion/grecia/plano/html/pdfs/cra/fisica/NM4/RFE4T_001.pdf, consultado 20/04/2013

Presión manométrica = Presión absoluta - Presión Atmosférica

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PROBLEMAS

http://www7.uc.cl/sw_educ/educacion/grecia/plano/html/pdfs/cra/fisica/NM4/RFE4T_001.pdf, consultado 20/04/2013

Presión manométrica = Presión absoluta - Presión Atmosférica

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PROBLEMA

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