Estados de la materia 1 Profesor Jorge Garcia Química General e Inorgánica UNNOBA.
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Estados de la materia 1
Estados de la Estados de la materiamateria
Profesor Jorge GarciaProfesor Jorge GarciaQuímica General e InorgánicaQuímica General e Inorgánica
UNNOBAUNNOBA
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2Estados de la materia
Estados de la materiaEstados de la materia
SÓLIDO LÍQUIDO GASEOSO
Poco desorden
Moléculas en contacto
Moderado desorden
Moléculas en contacto
Gran desorden
Moléculas sin contacto
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3Estados de la materia
Comparación de los Comparación de los estadosestadosPropiedadPropiedad Sólido Sólido Líquido Líquido gasgas
DensidadDensidad AltaAlta AltaAlta BajaBaja
Expansión Expansión térmicatérmica PequeñaPequeña PequeñaPequeña AltaAlta
CohesiónCohesión GrandeGrande PequeñaPequeña nulanula
Tensión Tensión superficialsuperficial
Muy Muy grandegrande IntermediaIntermedia nulanula
ViscosidadViscosidad Muy Muy grandegrande MediaMedia PequeñaPequeña
E. Cinética E. Cinética molecularmolecular BajaBaja MediaMedia Muy altaMuy alta
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4Estados de la materia
Agua Líquida e HieloAgua Líquida e Hielo
HIELOAGUA LÍQUIDA
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5Estados de la materia
SÓLIDOSSÓLIDOS
Sólidos cristalinosSólidos cristalinos
Tienen rigidez y Tienen rigidez y órden de largo órden de largo alcance. alcance.
Sólidos amorfosSólidos amorfos
Carecen de Carecen de distribución distribución regular de sus regular de sus átomos.átomos.
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6Estados de la materia
Sólidos CristalinosSólidos Cristalinos Sus átomos, iones o Sus átomos, iones o
moléculas ocupan moléculas ocupan posiciones específicas. posiciones específicas. Punto Reticular.Punto Reticular.
El orden geométrico El orden geométrico de estos puntos se de estos puntos se llama llama Estructura Estructura CristalinaCristalina
La unidad básica La unidad básica repetitiva de la repetitiva de la disposición de átomos disposición de átomos o moléculas se llama o moléculas se llama Celda Unitaria.Celda Unitaria.
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7Estados de la materia
Tipos de redes cristalinasTipos de redes cristalinas
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8Estados de la materia
Tipos de cristalesTipos de cristales Cristal IónicoCristal Iónico: :
Unidades en los Unidades en los puntos reticulares: puntos reticulares: iones.iones.
Fuerzas de atracción: Fuerzas de atracción: electrostáticaselectrostáticas
Propiedades: Propiedades: duros, duros, quebradizos, altos quebradizos, altos puntos de fusiónpuntos de fusión
Ejemplos: Ejemplos: NaCl, LiF, NaCl, LiF, KK22O.O.
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9Estados de la materia
Tipos de cristalesTipos de cristales Cristal CovalenteCristal Covalente: :
Unidades en los Unidades en los puntos reticulares: puntos reticulares: átomos.átomos.
Fuerzas de atracción: Fuerzas de atracción: unión covalenteunión covalente
Propiedades: Propiedades: duros, duros, altos puntos de fusiónaltos puntos de fusión
Ejemplos: Ejemplos: Diamante, Diamante, SiOSiO22
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10Estados de la materia
Tipos de cristalesTipos de cristales Cristal MolecularCristal Molecular: :
Unidades en los puntos Unidades en los puntos reticulares: reticulares: moléculas.moléculas.
Fuerzas de atracción: Fuerzas de atracción: London, interdipolos, London, interdipolos, puente de hidrógenopuente de hidrógeno
Propiedades: Propiedades: suaves, suaves, bajos puntos de fusiónbajos puntos de fusión
Ejemplos: Ejemplos: hielo, Ar, Ihielo, Ar, I2, 2,
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11Estados de la materia
Tipos de cristalesTipos de cristales
Cristal MetálicoCristal Metálico: : Unidades en los Unidades en los puntos reticulares: puntos reticulares: átomos.átomos.
Fuerzas de atracción: Fuerzas de atracción: Unión metálicaUnión metálica
Propiedades: Propiedades: suaves suaves o duros, buenos o duros, buenos conductores de la conductores de la electricidad.electricidad.
Ejemplos: Ejemplos: Mg, Fe, NiMg, Fe, Ni
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12Estados de la materia
GasesGases
Los gases son más simples que Los gases son más simples que líquidos y sólidos, debido a que sus líquidos y sólidos, debido a que sus moléculas no interactúan entre sí. moléculas no interactúan entre sí.
Responden a leyes descriptas en Responden a leyes descriptas en forma experimental durante el s XVII forma experimental durante el s XVII y permitieron el establecimiento de y permitieron el establecimiento de la teoría atómico molecular.la teoría atómico molecular.
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13Estados de la materia
Las leyes de los gasesLas leyes de los gases Ley de Boyle Mariotte: Trabajando a T constante la P que Ley de Boyle Mariotte: Trabajando a T constante la P que
ejerce una masa gaseosa es inversamente proporcional al ejerce una masa gaseosa es inversamente proporcional al V ocupado.V ocupado.
P . V = KP . V = KTT Leyes de Charles Gay Lussac: Leyes de Charles Gay Lussac:
Trabajando a P constante, el V de una masa es Trabajando a P constante, el V de una masa es directamente proporcional a su Temperatura Absoluta.directamente proporcional a su Temperatura Absoluta.
V/T = KpV/T = Kp Trabajando a V constante, la P de una masa gaseosa es Trabajando a V constante, la P de una masa gaseosa es
directamente proporcional a su temperatura absoluta.directamente proporcional a su temperatura absoluta.P/T = KvP/T = Kv
Ley de Avogadro: En iguales condiciones de P y T, el Ley de Avogadro: En iguales condiciones de P y T, el Volumen de un gas es proporcional al número de Volumen de un gas es proporcional al número de moléculas.moléculas.
V = K . nV = K . n
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14Estados de la materia
Ecuación general del estado Ecuación general del estado gaseosogaseoso
Partiendo de las leyes anteriores donde Partiendo de las leyes anteriores donde el V es directamente proporcional al el V es directamente proporcional al número de moles del gas (Avogadro), a número de moles del gas (Avogadro), a la temperatura absoluta (Charles Gay la temperatura absoluta (Charles Gay Lussac) e inversamente proporcional a Lussac) e inversamente proporcional a la P (Boyle Mariotte) surge:la P (Boyle Mariotte) surge:
P. V = nRTP. V = nRT
R= constante de los gases = 0,082 R= constante de los gases = 0,082 L.Atm/K/molL.Atm/K/mol
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15Estados de la materia
Ley de Dalton de las Ley de Dalton de las presiones parcialespresiones parciales
En una mezcla gaseosa, cada uno de En una mezcla gaseosa, cada uno de los gases se comporta como si los gases se comporta como si estuviera sólo ocupando todo el estuviera sólo ocupando todo el volumen del recipiente. La presión volumen del recipiente. La presión total ejercida por la mezcla gaseosa total ejercida por la mezcla gaseosa es la suma de las presiones parciales es la suma de las presiones parciales de c/u de los gases.de c/u de los gases.
PPi i = n= nii R. T/V R. T/V
PPi i = X= Xii . P . Ptt
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16Estados de la materia
Teoría cinético molecular Teoría cinético molecular de los gasesde los gases
Desarrollada por Maxwell y BoltzmanDesarrollada por Maxwell y Boltzman Parte de considerar el comportamiento Parte de considerar el comportamiento
macroscópico del gas a partir del macroscópico del gas a partir del comportamiento molecular.comportamiento molecular. Un gas está compuesto de un gran número de Un gas está compuesto de un gran número de
partículas pequeñas (moléculas) de tamaño partículas pequeñas (moléculas) de tamaño despreciable frente al volumen total del gas.despreciable frente al volumen total del gas.
Las moléculas se mueven en movimiento Las moléculas se mueven en movimiento aleatorio, rectilíneo y rápido con choques aleatorio, rectilíneo y rápido con choques elásticos entre sí y con la pared del recipienteelásticos entre sí y con la pared del recipiente
La energía cinética promedio de todas las La energía cinética promedio de todas las moléculas es proporcional a la temperatura moléculas es proporcional a la temperatura absoluta. absoluta.
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17Estados de la materia
Distribución de energía Distribución de energía cinéticacinética
A medida que la Temperatura aumenta, aumenta la fracción de moléculas con alta energía cinética.
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18Estados de la materia
Difusión y efusiónDifusión y efusión Difusión: Fenómeno por el cual las Difusión: Fenómeno por el cual las
moléculas de un gas se mezclan con las moléculas de un gas se mezclan con las de otro. Es un fenómeno gradual, que se de otro. Es un fenómeno gradual, que se debe al movimiento aleatorio de las debe al movimiento aleatorio de las moléculas.moléculas.
Efusión: Fenómeno por el cual las Efusión: Fenómeno por el cual las moléculas de un gas bajo presión escapa moléculas de un gas bajo presión escapa por orificios pequeños en la pared del por orificios pequeños en la pared del recipiente. recipiente.
Ley de Graham de la difusión y efusión:Ley de Graham de la difusión y efusión:v1/v2 = v1/v2 = √√Mr2Mr2 /√ /√ Mr1Mr1
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19Estados de la materia
Explicación de las leyes de Explicación de las leyes de los gaseslos gases
Ley de Boyle: (P.V=k) Al disminuir el V, aumenta el Ley de Boyle: (P.V=k) Al disminuir el V, aumenta el número de choques de moléculas contra la pared (i.e la número de choques de moléculas contra la pared (i.e la presión), porque hay más moléculas en menos espacio. presión), porque hay más moléculas en menos espacio.
Ley de Charles: (P=kT y V=kT) Al aumentar la T, Ley de Charles: (P=kT y V=kT) Al aumentar la T, aumenta la Ec (i.e. la velocidad) de las moléculas y por aumenta la Ec (i.e. la velocidad) de las moléculas y por lo tanto el número de moléculas que chocan contra la lo tanto el número de moléculas que chocan contra la pared (p) o el volumen aumenta si se pretende pared (p) o el volumen aumenta si se pretende balancear contra una presión externa constante.balancear contra una presión externa constante.
Ley de Avogadro: (V=kn) Al aumentar el número de Ley de Avogadro: (V=kn) Al aumentar el número de moléculas, para mantener el número de choques moléculas, para mantener el número de choques constante, el gas debe expandirse.constante, el gas debe expandirse.
Ley de Dalton: Si las moléculas no se atraen ni se Ley de Dalton: Si las moléculas no se atraen ni se repelen, la Presión que ejerce c/u no debe ser repelen, la Presión que ejerce c/u no debe ser influenciada por el otro.influenciada por el otro.
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20Estados de la materia
Desviaciones del Desviaciones del comportamiento idealcomportamiento ideal
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21Estados de la materia
Equilibrio líquido-gasEquilibrio líquido-gasA 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.
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22Estados de la materia
Un líquido entra en Un líquido entra en ebullición cuando su ebullición cuando su
presión de vapor iguala la presión de vapor iguala la presión atmosférica.presión atmosférica.
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23Estados de la materia
Diagrama de fasesDiagrama de fasesExiste 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.
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24Estados de la materia
Diagrama de fases para Diagrama de fases para el aguael agua