ESTADOS DE LA MATERIABachiller: Dubraska Salas

QUIMICA

Estados de la MateriaLa materia se presenta en tres estados o formas de

agregación: sólido, líquido y gaseoso.Dadas las condiciones existentes en la superficie terrestre, sólo algunas sustancias pueden hallarse de modo natural

en los tres estados, tal es el caso del agua.

ESTADO SOLIDOLos objetos en estado sólido se presentan como cuerpos de forma definida; sus átomos a menudo se entrelazan formando estructuras estrechas definidas, lo que les confiere la capacidad de soportar fuerzas sin deformación aparente. Son calificados generalmente como duros y resistentes, y en ellos las fuerzas de atracción son mayores que las de repulsión. En los sólidos cristalinos, la presencia de espacios intermoleculares pequeños da paso a la intervención de las fuerzas de enlace, que ubican a las celdillas en formas geométricas. En los amorfos vítreos, por el contrario, las partículas que los constituyen carecen de una estructura ordenada.

ESTADO LIQUIDO Si se incrementa la temperatura de un

sólido, este va perdiendo forma hasta desaparecer la estructura cristalina, alcanzando el estado líquido. Característica principal: la capacidad de fluir y adaptarse a la forma del recipiente que lo contiene. En este caso, aún existe cierta unión entre los átomos del cuerpo, aunque mucho menos intensa que en los sólidos. El estado líquido presenta las siguientes características:

Cohesión menor. Poseen movimiento de energía cinética. Son fluidos, no poseen forma definida, ni

memoria de forma por lo que toman la forma de la superficie o el recipiente que lo contiene.

En el frío se contrae (exceptuando el agua). Posee fluidez a través de pequeños orificios. Puede presentar difusión. Son poco comprensibles.

ESTADO GASEOSO Se denomina gas al estado de agregación de la materia que no tiene forma ni volumen definido. Su principal composición son moléculas no unidas, expandidas y con poca fuerza de atracción, haciendo que no tengan volumen y forma definida, provocando que este se expanda para ocupar todo el volumen del recipiente que la contiene, con respecto a los gases las fuerzas gravitatorias y de atracción entre partículas resultan insignificantes. Es considerado en algunos diccionarios como sinónimo de vapor, aunque no hay que confundir sus conceptos, ya que el término de vapor se refiere estrictamente para aquel gas que se puede condensar por presurización a temperatura constante. Los gases se expanden libremente hasta llenar el recipiente que los contiene, y su densidad es mucho menor que la de los líquidos y sólidos.

ESTADO PLASMATICO El plasma es un gas ionizado, es decir que

los átomos que lo componen se han separado de algunos de sus electrones. De esta forma el plasma es un estado parecido al gas pero compuesto por aniones y cationes  (iones con carga negativa y positiva, respectivamente), separados entre sí y libres, por eso es un excelente conductor. Un ejemplo muy claro es el Sol.

En la baja Atmósfera terrestre, cualquier átomo que pierde un electrón (cuando es alcanzado por una partícula cósmica rápida) se dice que está ionizado. Pero a altas temperaturas es muy diferente. Cuanto más caliente está el gas, más rápido se mueven sus moléculas y átomos, (ley de los gases ideales) y a muy altas temperaturas las colisiones entre estos átomos, moviéndose muy rápido, son suficientemente violentas para liberar los electrones. En la atmósfera solar, una gran parte de los átomos están permanentemente «ionizados» por estas colisiones y el gas se comporta como un plasma.

Fuerzas de atracción existentes entre las partículas que forman una sustanciaLa intensidad de las fuerzas de atracción que mantienen unidas a las partículas debe ser relativamente diferente. El tipo y la intensidad de la interacción entre las partículas que se constituyen cuando la unión es entre átomos nos permite analizar las propiedades macroscópicas de la materia, como por ejemplo el punto de fusión, la solubilidad, el punto de ebullición, la conducción de la corriente eléctrica, en función de sus enlaces.

Fuerzas ion- dipolo

Son las fuerzas que se producen cuando se unen un ion (anión o catión) y un dipolo permanente o inducido. La fuerza de esta interacción depende del tamaño y de la carga del ion y de la magnitud del dipolo. En general, a cargas iguales, un catión interactúa más fuertemente con los dipolos que un anión. La hidratación es un ejemplo de interacción ion - dipolo - dipolo. En una disolución acuosa de NaCl, los iones CL- y Na+ se rodean de moléculas de agua, que como analizamos en geometría molecular, son moléculas muy polares, debido a que tienen un momento dipolo elevado. De esta manera las moléculas de agua actúan como un aislante eléctrico que mantiene a los iones separados. Este proceso explica lo que ocurre cuando una sustancia iónica se disuelve en agua, o en otro solvente polar, y porque no se disuelve en solventes no polares, como por ejemplo CCl4.

Fuerzas IntermolecularesSon las fuerzas de atracción que se producen entre moléculas. Se pueden clasificar en dos grandes tipos:

• fuerzas de London • fuerzas dipolo - dipolo.

Fuerzas de London Son también llamadas fuerzas de dispersión. Existen

en todas las moléculas polares o no polares, debido a que se deben a las deformaciones transitorias de las nubes electrónicas, que originan un dipolo inducido o transitorio. Debido a que los electrones están en continuo movimiento, en algún momento puede haber mayor densidad electrónica en una zona de la molécula que en otra, con lo que se genera un polo negativo y un polo positivo transitorio, es decir un dipolo inducido. Este dipolo induce, a su vez, la formación de dipolos en las moléculas vecinas. La magnitud de las fuerzas de London depende del número de electrones involucrados. Cuanto mayor es la nube electrónica, mayor será la probabilidad de que se generen dipolos transitorios, porque aumenta la capacidad de las moléculas de polarizarse.

Fuerzas dipolo – dipolo Se producen solamente en moléculas polares, es

decir entre moléculas con dipolos permanentes. Su origen es electrostático, por lo tanto se pueden entender en términos de la ley de Coulomb. La energía de interacción dipolo - dipolo es mayor cuanto mayor es el momento dipolar de las moléculas Cuando se aproximan dos moléculas polares, la zona positiva de una de ellas y la zona negativa de la otra tenderán a acercarse.

ECUACION DE ESTADOEl estado de una cierta masa m de sustancia está determinado por su presión p, su volumen V y su temperatura T. En general, estas cantidades no pueden variar todas ellas independientemente. Ecuación de estado: V = f(p,T,m) El término estado utilizado aquí implica un estado de equilibrio, lo que significa que la temperatura y la presión son iguales en todos los puntos. Por consiguiente, si se comunica calor a algún punto de un sistema en equilibrio, hay que esperar hasta que el proceso de transferencia del calor dentro del sistema haya producido una nueva temperatura uniforme, para que el sistema se encuentre de nuevo en un estado de equilibrio.

Ecuación de Estado de los gases Ideales La ley de los gases ideales es la ecuación de

estado del gas ideal, un gas hipotético formado por partículas puntuales, sin atracción ni repulsión entre ellas y cuyos choques son perfectamente elásticos (conservación de momento y energía cinética). Los gases reales que más se aproximan al comportamiento del gas ideal son los gases monoatómicos en condiciones de baja presión y alta temperatura. Empíricamente, se observan una serie de relaciones entre la temperatura, la presión y el volumen que dan lugar a la ley de los gases ideales, deducida por primera vez por Émile Clapeyron en 1834. Se han desarrollado leyes empíricas que relacionan las variables macroscópicas. En los gases ideales, estas variables incluyen la presión (p), el volumen (V) y la temperatura (T). A bajas presiones, las ecuaciones de estado de los gases son sencillas: La ley de Boyle-Mariotte afirma que el volumen de un gas a temperatura constante es inversamente proporcional a la presión. p1.V1 = p2.V2 La ley de Charles y Gay Lussac afirma que el volumen de un gas a presión constante es directamente proporcional a la temperatura absoluta. V1/T1 = V2/T2

Gas Ideal y Gas RealUn gas ideal es aquel que cumple con la formula Pv=nRT por lo tanto que cumple con la Ley de Boyle -Mariotte , Chrales y Gay Lussac , aquellas que decian que alguna propiedad constante otras eran inversa o directamente proporcional Un gas real es aquel gas que precisamente no se considera ideal esto quiere decir no cumple con las anteriores. En el mundo NO HAY GASES IDEALES pero para problemas se consideran todos ideales , además a presiones y temperaturas cercanas a las ambientales las diferencias son mínimas.

Ley de Dalton de las presiones parciales:

Los gases que no reaccionan pueden mezclarse entre sí en cualquier proporción para dar lugar a mezclas homogéneas. La relación que explica la presión de los gases en estas mezclas es la ley de Dalton de las presiones parciales. Esta ley nos dice que la presión total de una mezcla gaseosa es igual a la suma de las presiones parciales de cada elemento. Donde P es la presión total de la mezcla y Px denota la presión parcial de x.

ALGUNAS CARACTERÍSTICAS DE LOS SÓLIDOS• Dilatación y contracción: cuando calentamos un sólido su volumen aumenta, si la temperatura baja el sólido se contrae. Esto se debe a que el estado de vibración de las partículas crece al aumentar la T y disminuye al bajar la T. • Incompresibilidad: cuando ejercemos fuerzas sobre ellos conservan su volumen (partículas muy próximas) • Algunos presentan formas poliédricas (cristales) • Dureza; se mide por la dificultad en rayarlo. • Elasticidad

ALGUNAS CARACTERÍSTICAS DE LOS LÍQUIDOS

• Fluidez: se adaptan a la forma del recipiente que los contienen y fluyen a través de orificios y tuberías.

• Incompresibilidad. • Viscosidad: Mide el grado de fluidez

de un líquido. ALGUNAS CARACTERÍSTICAS DE LOS

GASES • Invisibilidad: debido a que sus

partículas están muy separadas. • Expansión ocupan todo el volumen

disponible, y lo hace tanto si el recipiente está vacío como si contiene otros gases (difusión). Es debido a que las partículas se mueven en línea recta hasta que chocan.

• Compresibilidad: ya que sus partículas están muy separadas unas de otras.

• Ejercen presión: debido a los choques de las partículas entre ellas y con las paredes del recipiente.

ATOMOS Y MOLECULAS, ELEMENTOS Y COMPUESTOS• Existen dos tipos de partículas elementales: los átomos y las moléculas. • Los átomos son las partículas mas simples que forman la materia.• Las moléculas están formadas por la unión de varios átomos que se atraen entre sí con grandes fuerzas. El resultado es la formación de partículas nuevas con propiedades nuevas. El fenómeno por el que se unen dos o más átomos para formar una molécula lo llamamos reacción química.

• Los símbolos y las fórmulas: • Los elementos químicos se

representan mediante un símbolo constituido por una o dos letras de su nombre (o su nombre latino).

• Los compuestos se representan mediante fórmulas, formadas por los símbolos de los elementos y unos subíndices que indican el número de átomos que interviene en la composición.

SUSTANCIAS Y MEZCLAS• Los materiales en la naturaleza se presentan como sustancias puras o como mezclas de varias sustancias (la mayor parte) • Las sustancias puras tienen sus propiedades bien definidas, como pF, pE, densidad,…. Están formadas por partículas iguales (ya sean átomos o moléculas).

Las mezclas no tienen sus propiedades bien definidas, dependen de las cantidades relativas de las sustancias mezcladas. Están formadas por partículas diferentes. Pueden ser homogéneas (no podemos distinguir sus componentes) y heterogéneas (se pueden distinguir sus componentes) En las mezclas podemos separar unas sustancias de otras aprovechando sus diferentes propiedades. Algunos de esos métodos son: 1. Separación magnética 2. Cristalización 3. Decantación 4. Sedimentación 5. Centrifugación 6. Filtración