ESTADOS DE LAESTADOS DE LAESTADOS DE LA ESTADOS DE LA MATERIAMATERIAMATERIAMATERIA

ESTADO SÓLIDOESTADO SÓLIDO –– LIQUIDOLIQUIDO -- GASGASESTADO SÓLIDO ESTADO SÓLIDO LIQUIDO LIQUIDO GASGAS

A NIVEL ATOMICO A NIVEL ATOMICO MOLECULARMOLECULAR

SÓLIDO LIQUIDO GAS

COMPARACION DE COMPARACION DE PROPIEDADES GENERALESPROPIEDADES GENERALESPROPIEDADES GENERALESPROPIEDADES GENERALESSÓLIDOSSÓLIDOS LIQUIDOSLIQUIDOS GASESGASES

Tienen forma definida Carecen de forma definida

Carecen de forma definidadefinida definida

Son casi incompresibles Ligeramente compresibles Son compresibles

Suelen tener mayor densidad que los líquidos

Alta Densidad De baja densidad

No son fluidos Son fluidos Son altamente fluidos

S tí l S tí l S tí lSus partículas se encuentran muy cercanas

y guardan un orden en muchos casos regular

Sus partículas se encuentran

desordenadas, ya que tienen cierto grado de

Sus partículas se encuentran en total

desorden, muy alejadas una de otras siendomuchos casos regular tienen cierto grado de

movimientouna de otras , siendo

despreciable la interacción molecular.

EJEMPLO : PARA EL AGUA PURAEJEMPLO : PARA EL AGUA PURAEJEMPLO : PARA EL AGUA PURAEJEMPLO : PARA EL AGUA PURA

MOLECULA DE AGUA

PARA EL BROMO: CAMBIOS DE ESTADOPARA EL BROMO: CAMBIOS DE ESTADO

Br2(g) Br2(l)Br2(l)Br2(s)

AUMENTO DE TEMPERATURAAUMENTO DE TEMPERATURA

UNIDADES ETRUCTURALES DE UNIDADES ETRUCTURALES DE LA MATERIALA MATERIA

La materia que observamos, usamos y transformamos adiario, están formados por unidades estructurales que, p qpueden ser los átomos neutros, iones y moléculas.

ESTADO SÓLIDOESTADO SÓLIDOESTADO SÓLIDOESTADO SÓLIDO

En estado sólido las unidades estructurales :moléculas, átomos o iones, se encuentran encontacto unas con otras y dispuestas en posicionesfijas unidas por grandes fuerzas de atraccióneléctricas (Interatómicas o intermoleculares)eléctricas (Interatómicas o intermoleculares).Las partículas pueden vibrar alrededor de susposiciones fijas pero no pueden cambiar deposiciones fijas, pero no pueden cambiar deposición debido a que no tiene fluidez.De ahí la forma y el volumen invariables y la débily ycompresibilidad de los sólidos.

Algunos sólidosAlgunos sólidosAlgunos sólidosAlgunos sólidos

Red atómica Diamante (C) Red iónica de sal común (NaCl)( )

Red metálica (Au)

Red atómica Sílice (SiO2)

TIPOS DE SÓLIDOSTIPOS DE SÓLIDOSTIPOS DE SÓLIDOSTIPOS DE SÓLIDOS1) SÓLIDOS CRISTALINOS1) SÓLIDOS CRISTALINOS

Compuestos por átomos, moléculas o ionesp p ,organizados espacialmente bajo un patrón geométricoy de una forma periódica en tres dimensiones. Las

i i d i d ióposiciones ocupadas siguen una ordenación que serepite para grandes distancias atómicas (de largoalcance)alcance).

2) SÓLIDOS AMORFOS2) SÓLIDOS AMORFOS2) SÓLIDOS AMORFOS2) SÓLIDOS AMORFOSCompuestos por átomos, moléculas o ionesCompuestos por átomos, moléculas o ionesque no presentan un ordenamiento regular ogeométrico de largo alcance. Pueden presentargeométrico de largo alcance. Pueden presentarordenación de corto alcance, es decir enciertas zonas del material existe un ciertociertas zonas del material existe un ciertogrado de orden.

ORDENAMIENTO NOREGULAR, SE NOTA QUE

ÓNO EXISTE UN PATRÓN DEORDEN DE PARTÍCULASQUE SE REPITE

COMPARACION DE LA ESTRUCTURA DECOMPARACION DE LA ESTRUCTURA DE UN SÓLIDO CRISTALINO Y AMORFO

SÓLIDO CRISTALINO SÓLIDO AMORFO

CARACTERISTICASCARACTERISTICASCARACTERISTICASCARACTERISTICAS

SÓLIDOS CRISTALINOSTienen arreglo geométrico definido, es decir las

SÓLIDOS CRISTALINOSg g ,

partículas se encuentran dispuestos en tresdimensiones guardando un patrón definido.

Sus propiedades físicas como la dureza,p p ,reflexión de la luz, fragilidad, tenacidad sonanisotrópicas.

Tienen temperatura o punto de fusión (T°C)p p ( )definida . Ejm. Tf (NaCl)= 803ºC

¿ QUÉ ES ANISOTROPÍA?¿ Q

Al medir una propiedad física en un sólido cristalino, el valor dela magnitud de estas cambia al cambiar la dirección de medición,como en el grafico.

La facilidad en el corte enla dirección A para estela dirección A para estesólido es diferente que lamedida en la dirección B.l t i d dla otras propiedadesfísicas también varían demagnitud.

SÓ O O OSÓ O O OSÓLIDO AMORFOSÓLIDO AMORFO

N l ét i d fi id lNo posee arreglo geométrico definido y se lesdenomina líquidos súper enfriados.S i t ó i i d i l it d dSon isotrópicos quiere decir que la magnitud delas propiedades medibles son iguales encualquier direccióncualquier dirección.NO tienen temperatura de fusión definida: etapade reblandecimientode reblandecimiento.Son menos densos que sus respectivas formascristalinas esto se debe a que existen grandescristalinas, esto se debe a que existen grandesespacios no ocupados por partículas, estoincrementa el volumen y por ende disminuye laincrementa el volumen y por ende disminuye ladensidad.

SÓLIDOS CRISTALINOSSÓLIDOS CRISTALINOS

CONCEPTOS SOBREMATERIALES CRISTALINOS

��E t t i t li E l f��Estructura cristalina. Es la formageométrica como los átomos, moléculas oi t i l tiones se encuentran espacialmenteordenados.

Á��Átomos o iones son representadoscomo esferas de diámetro fijo.j��Celda unitaria: Es el menor grupo ounidad geométrica de partículasunidad geométrica de partículasrepresentativo de una determinadaestructura cristalinaestructura cristalina.

¿ COMO SE DETERMINÓ LA ESTRUCTURA CRISTALINA?¿ COMO SE DETERMINÓ LA ESTRUCTURA CRISTALINA?Una de las técnicas experimentales fue la difracción Una de las técnicas experimentales fue la difracción

de rayos Xde rayos X

TIPOS DE CELDAS UNITARIASTIPOS DE CELDAS UNITARIAS

SISTEMA CÚBICOSISTEMA CÚBICO

Sistemas cristalinos

TIPOS DE SÓLIDOS CRISTALINOS

SÓLIDOS IÓNICOSSÓLIDOS IÓNICOSSÓLIDOS IÓNICOSSÓLIDOS IÓNICOS

Un sólido iónico se caracterizapor que sus partículas(cationes – aniones) estanunidos por enlaces ionicos esdecir grandes fuerzasdec g a des ue aselectrostaticas.

En el paso (1) los átomos deEn el paso (1) los átomos de sodio pierden electrones los cuales son ganados por los átomos de cloro Estos

SAL COMUN (NaCl)átomos de cloro. Estos átomos se transforman en iones y se atraen por fuerzas eléctricas (2)eléctricas (2).

SÓLIDOS COVALENTESSÓLIDOS COVALENTESSÓLIDOS COVALENTESSÓLIDOS COVALENTES

SÓLIDOS METALICOSSÓLIDOS METALICOSSÓLIDOS METALICOSSÓLIDOS METALICOS

ATOMOS DE OROUNIDOS MEDIANTEUNIDOS MEDIANTEENLACE METALICO

RED METALICA DE ORODE ORO

SÓLIDOS MOLECULARESSÓLIDOS MOLECULARESSÓLIDOS MOLECULARESSÓLIDOS MOLECULARES

Isomorfismo:minerales de distinta composición tienen la misma estructura cristalina.s a est uctu a c sta aEJEMPLOS :

��Siderita (FeCO3)

( CO )��Magnesita (MgCO3 )

Polimorfismocuando dos minerales tienen la misma

composición pero diferente estructura cristalina.p pEjemplos : caso particular de las formas

alotrópicas del carbonop

��Di t (C)Diamante (C)

��Grafito (C)

ESTADO LÍQUIDOESTADO LÍQUIDOESTADO LÍQUIDO ESTADO LÍQUIDO • En los líquidos las partículas constituyentes están enEn los líquidos las partículas constituyentes están encontacto unas con otras, unidas por fuerzas de atraccióneléctricas de menor intensidad que en el estado sólido.

• De ahí que los líquidos poseen volumen constante y débilcompresibilidad, También por esto, las densidades de loslíquidos son, en general, algo inferiores al del sólido.

• Las partículas que constituyen el líquido no se• Las partículas que constituyen el líquido no seencuentran fijas, sino que pueden moverse unas enrelación a otras siendo fluídos.

• El líquido posee forma variable pero volumen definido yademás se consideran isotrópicos.p

ALGUNOS LÍQUIDOSALGUNOS LÍQUIDOS

AGUA LIQUIDALIQUIDA

BROMO LIQUIDO

MERCURIOMERCURIO LIQUIDO

PROPIEDADES FÍSICASPROPIEDADES FÍSICAS1) PRESIÓN DE VAPOR (Pv°C).- es la presión que

j l f b l d d lejerce la fase vapor sobre las paredes del recipiente a una determinada temperatura.

EQUILIBRIO DE FASES L-V

OHOH → OHOH)(2)(2 vl OHOH →)(2)(2 Vl OHOH ⇔

PRESIÓN DE VAPOR (Pv)

Pvsaturado

PRESIÓN DE VAPOR (PRESIÓN DE VAPOR (PvPv))PRESIÓN DE VAPOR (PRESIÓN DE VAPOR (PvPv))

AGUA ETANOL 1) S b lAGUA ETANOL 1) Se sabe que eletanol es más volátilque el agua por elloque el agua por ellopresenta mayorpresión de vapor (Pv)

2) Esto se debe a que elt l tetanol presenta menor

intensidad de fuerzasintermolecularesintermoleculares

Presión de vapor de algunos líquidos

CURVAS DE PRESIÓN DE VAPORPRESIÓN DE VAPOR

a) Etanol

b) Benceno

c) Agua

d) Tolueno

e) Anilina

2) TENSION SUPERFICIAL.2) TENSION SUPERFICIAL.-- Se trata de una fuerza Se trata de una fuerza intensa que se manifiesta en la superficie de los líquidos , producto intensa que se manifiesta en la superficie de los líquidos , producto del desbalance de fuerzas de las moléculas superficiales respecto a del desbalance de fuerzas de las moléculas superficiales respecto a las moléculas internas.las moléculas internas. Su magnitud tiene relación directa con la gintensidad de la fuerza intermolecular.

FUERZA NETAFUERZA NETA HACIA ABAJO

CAPILARIDADCAPILARIDADCAPILARIDADCAPILARIDADLa capilaridad es el ascensoLa capilaridad es el ascensoo descenso de líquidos portubos muy estrechosllamados capilares,llamados capilares,generalmente de vidrio.

El líquido asciende por lasq pfuerzas atractivas entre susmoléculas y la superficieinterior del tubo. Estas sonfuerzas de adhesión. Hayque diferenciarlas de lasfuerzas de cohesión, queson las fuerzas que unen lasmoléculas entre sí, y queson responsables de su

d iócondensación.

CAPILARIDADCAPILARIDAD

3) VISCOSIDAD.- Es una propiedad que mide el ) p p qgrado de fricción interna de las moléculas de un líquido para su propio movimiento. Depende considerablemente del tamaño y fuerza de interacción molecular y tiene relación inversa con la temperatura. A mayor viscosidad el líquido fluye de modo más lento como por ejemplo, el líquido fluye de modo más lento , como por ejemplo

la miel de abeja.

A li ióAplicación :

• transporte de fluidos (líquidos y gases)

• sistemas de lubricación

Ó ÌEn viscosidad : SÓLIDO > LÌQUIDO > GAS

COMPARACION DE LA VISCOSIDAD DE TRES LIQUIDOS DIFERENTES

VISCOSIDADVISCOSIDAD1)Vi id d d1)Viscosidad de la mayoría de los

líquidos disminuye al aumentar la T

2)La viscosidad de los líquidosde los líquidos depende de la

intensidad de las ffuerzas

intermoleculares y de la forma de las moléculas

VISCOSIDAD DE VARIOS LÍQUIDOS

ESTADO PLASMATICOESTADO PLASMATICOESTADO PLASMATICOESTADO PLASMATICOA t d t t t d d ióAparte de estos tres estados de agregación esinteresante considerar un cuarto estado, llamadoplasma, en el que la materia está formada por unamezcla de núcleos atómicos y electrones libres, por ellomezcla de núcleos atómicos y electrones libres, por elloes utilizado en las comunicaciones ya que esta fase dela materia abunda en una de nuestras capas llamadaIonosfera. El plasma se caracteriza por presentar efectos

l ti d l d i l i t ió dcolectivos de gran alcance, es decir la interacción deatracción de sus partículas se manifiestan a grandesdistancias lo que no ocurre en las otras fases

El plasma constituye el 99% de la materia del universo,pues en él se encuentra toda la materia que forma elp qSol y las demás estrellas, a temperaturas de miles ymillones de grados.

ESTADO PLASMATICOESTADO PLASMATICO

Núcleos atómicos

El tElectrones libres

PLASMAS NATURALESPLASMAS NATURALESPLASMAS NATURALESPLASMAS NATURALES

Las auroras boreales.La ionosferaLa ionosfera.Las descargas eléctricas (rayos, truenos).En el sol y demás estrellas.El viento solarEl viento solar.La cola de los cometas entre otros.

TIPOS DE PLASMASTIPOS DE PLASMASPLASMAPLASMA

PLASMA CALIENTE O TÉRMICO PLASMA FRIO

EN ESTE TIPO DE PLASMAEN ESTE TIPO DE PLASMA ESTOS PLASMAS SELA TEMPERATURA TANTO DE LOS IONES (ESPECIES

PESADAS) COMO LOS

LA TEMPERATURA TANTO DE LOS IONES (ESPECIES

PESADAS) COMO LOS

CARACTERIZAN POR EL HECHO DEQUE LA TEMPERATURA DE LASESPECIES PESADAS (IONES) ES

ELECTRONES SUPERAN LOS 107 GRADOS CELSIUSELECTRONES SUPERAN

LOS 107 GRADOS CELSIUSCERCANA A LA TEMPERATURAAMBIENTE (25-100 GRADOSCELSIUS) Y LA DE LOSELECTRONES ENTRE 5000 Y 105ELECTRONES ENTRE 5000 Y 105

GRADOS CELSIUS

GRAFICA COMPARATIVAGRAFICA COMPARATIVAGRAFICA COMPARATIVAGRAFICA COMPARATIVA

PLASMAS NATURALES

UNA LLAMA ES UN EJEMPLO DE GASPARCIALMENTE IONIZADO QUE CONDUCE LAELECTRICIDAD. EL COLOR ROJO ANARANJADOSE DEBE A LA LUZ EMITIDA POR PARTÍCULAS DE

LOS RAYOS SON PLASMAS FRIOS MUYIONIZADOS. EN LA FOTO SE MUESTRA UN RAYONEGATIVO, ESTO ES, PRODUCIDO ENTRE UNANUBE CON CARGA ELÉCTRICA NEGATIVA Y ELSUELO ENTRE LOS QUE LLEGA A EXISTIR UNACENIZA QUE ASCIENDEN POR CONVECCIÓN; EL

INTENSO AZUL DE LA BASE DE LA LLAMA ESCONSECUENCIA DE PROCESOS DEDESEXCITACIÓN RADIATIVA DEL OXÍGENO.

SUELO, ENTRE LOS QUE LLEGA A EXISTIR UNADIFERENCIA DE POTENCIAL ELÉCTRICO DEHASTA 100.000 VOLT. EL 95% DE LOS RAYOS SONDE ESTE TIPO.

ETAPAS DE LA FORMACION DEL PLASMA

ESTE PLASMA ESTA CONSTITUIDO POR ACETILENO, ARGON, HIDROGENO MOLECULAR,IONES Y ELECTRONES LIBRES. A MEDIDA QUE PASA EL TIEMPO DEBIDO A LADESCARGA ELECTRICA EN LOS ELECTRODOS LOS GASES SE EMPIEZAN A IONIZAR YDESCARGA ELECTRICA EN LOS ELECTRODOS LOS GASES SE EMPIEZAN A IONIZAR YALGUNAS A DISOCIARSE, PERO EN TODO MOMENTO LA CARGA NETA EN EL PLASMA ESCERO.

SOLDADURA POR ARCO DE SOLDADURA POR ARCO DE PLASMAPLASMA

Principalmente, se utiliza en uniones de alta calidad tales como enconstrucción aeroespacial, plantas de procesos químicos e industriaspetroleras.p

El estado plasmático se alcanza cuando un gas es calentado a unatemperatura suficiente para conseguir su ionización, separando así ell t i l telemento en iones y electrones.

En la soldadura por plasma la energía necesaria para conseguir laionización la proporciona el arco eléctrico que se establece entre unionización la proporciona el arco eléctrico que se establece entre unelectrodo de tungsteno y el metal base a soldar. Como soporte delarco se emplea un gas, generalmente Argon puro o en ciertos casosHelio con pequeñas proporciones de Hidrogeno u Oxigeno que pasaHelio con pequeñas proporciones de Hidrogeno u Oxigeno , que pasaa estado plasmático a través del orificio de la boquilla que estrangulael arco, dirigiéndose al metal base un chorro concentrado que puedealcanzar los 28.000 ºC.

ANTORCHA DE PLASMAANTORCHA DE PLASMAANTORCHA DE PLASMAANTORCHA DE PLASMA

Soldadura usando la energía de quelibera una antorcha de plasma deoxigeno En este caso se estaoxigeno. En este caso se estautilizando para cortar una pieza deacero muy compacto.

TELEVISORES PLASMATELEVISORES PLASMATELEVISORES PLASMATELEVISORES PLASMALos televisores plasma tienenbásicamente las mismascaracterísticas que un LCD((ocupan mucho menos espacioque una tele standart tienengrandes tamaños consumen

l t i id dmenos electricidad, noparpadean, no son tan afectadospor el brillo del ambiente, tienemayor brillo) pero la tecnologíamayor brillo) pero la tecnologíaes diferente. el plasmaencapsula, entre dos placas devidrio los gases de neon y xenonvidrio, los gases de neon y xenon(gases nobles), los cuales seconvierten electricamente enplasma que luego pueden emitirplasma, que luego pueden emitirluz