cubito de hielo Agua

gas encerrado (globo)

1. Los estados de la materia

Propiedades

• La materia que nos rodea aparece ante nosotros con muy diversos aspectos. • Presenta distintas formas, colores, dureza, fluidez … pero en general, • consideramos que lo hace en los siguientes estados: Sólido, líquido y gas

J. Dalton establece la teoría atómica de la materia

Todo tipo de materia (sólido, líquido o gas) está constituida por partículas (átomos)

• Los gases y los líquidos se adaptan a su recipiente, pero los gases además, pueden comprimirse y descomprimirse, lo que no puede hacerse con los líquidos

En un sólido, estas partículas ocupan posiciones determinadas en una red, alrededor de las cuales vibran cada vez más intensamente a medida que aumentamos la temperatura. Las fuerzas atractivas entre las partículas del sólido son muy intensas.

En un líquido, estas partículas se mueven deslizándose unas cerca de otras y manteniéndose unidas por débiles fuerzas atractivas entre ellas.

En un gas, estas partículas se mueven a grandes velocidades y las fuerzas atractivas son muy débiles (inexistentes).

2. Los gases Modelo de gas ideal Mov. al azar + choque vs partículas-recipiente

≠ velocidades Si aumenta T, aumenta la velocidad + choques

Interacciones PRESIÓN

Los choques producen el efecto que llamamos presión sobre las mismas

Presión: fuerza por unidad de superficie, que ejercen las partículas del gas al chocar las partículas

• Paredes • Entre partículas

(SI)

= 760 mm Hg

¿De qué depende la presión que ejerce un gas?

P = f (V , T , nº partículas)

A más partículas, más presión A mayor volumen, menor presión A mayor temperatura, mayor velocidad, mayor presión

¿Cómo comprobarlo? Experiencias/ Modelos

Manteniendo constantes 2 variables, modificar 1

Boyle Gay-Lussac Charles

Ley de Boyle Modelo pistón = jeringa cerrada

n = constante T = cte. ΔV volumen → presión

• La relación entre la presión y el volumen es inversamente proporcional

Ley de Boyle: “a temperatura constante, para una determinada cantidad de gas, el producto presión por volumen permanece constante”

Ley de Gay-Lussac Modelo caja cerrada = olla a presión

n = constante V = cte. ΔT temperatura → presión

Ley de Gay-Lussac: “a volumen constante, la presión de un gas en un recipiente, depende directamente de la temperatura absoluta”

Ley de Gay-Lussac + Escala absoluta de temperaturas (grados Kelvin) Calentar gas + Enfriar = obtener cero absoluto

ΔT ΔP n = constante V = cte.

Al disminuir T del gas refrigerándolo, disminuye progresivamente la presión

• La relación entre la presión y el temperatura es directamente proporcional

A menor T (“frío”) Las partículas se mueven más lentamente (-agitación)

Menos colisiones = disminuye la presión

↓↓T (“congelación”)

T críticas (-200ºC o menores)

¿A qué T la presión del gas en el recipiente se hará cero? Partículas estarán en reposo

Origen de coordenadas = -273 °C

Cero grados absolutos = 0 Kelvin

T (K) = t (°C) + 273

Escala absoluta de temperaturas

Inalcanzable Principio de termodinámica

Ley de Charles Modelo émbolo = jeringa abierta

P = constante Pint = Pext

ΔT ΔV

• La relación entre la temperatura y el volumen es directamente proporcional

Ley de Gay-Lussac: “a presión constante, el volumen de un gas es directamente proporcional a la temperatura absoluta”

Ecuación de estado de los gases ideales

T = constante V = cte. Δn ΔP

Ley de Boyle Gay-Lussac Ec. Gases ideales

Ecuación de los gases ideales: “la presión de un gas es directamente proporcional a la temperatura e inversamente proporcional al volumen del recipiente”.

n = cte

Nuestra constante, tomará un valor ≠ para cada nº partículas de gas que consideremos

Si establecemos unas condiciones de presión y temperatura (condiciones normales) llamaremos a esta cantidad de gas un mol del mismo.

Condiciones normales: P = 1 atm, T = 273 K, V = 22,4 L

44,8 L 67,2 L 2 moles 3 moles

Un mol es la cantidad de átomos de 12C que se encuentran en 12,0000 gramos de carbono. Este número de átomos es el número de Avogadro (cte. de Avogadro).

NA = 6.02 x 1023 átomos/mol Unidad de cantidad de sustancia química

cte = k = nR n = mol R = cte gases ideales

condiciones normales R = 0,082 atm·L/K·mol

Mezclas, disoluciones y sustancias puras Materia: todo aquello que ocupa espacio y tiene masa.

Sistema material: porción de materia que se considera de forma aislada para su estudio.

Sustancia: un tipo concreto de materia.

• Sistemas materiales heterogéneos: son sistemas que cuando se observan a simple vista o al microscopio, muestran partes diferenciadas que tienen distintas propiedades.

Ex: sangre, leche, nata montada microscopio

• Sistemas materiales homogéneos: son sistemas que presentan un aspecto uniforme incluso al microscopio. Tienen las mismas propiedades en cualquiera de sus partes.

“Los sistemas materiales formados por varios componentes o sustancias se llaman mezclas”.

Mezclas homogéneas Aire limpio y seco

Mezclas heterogéneas Humo (S + G), nata montada (S+G)

Si las partículas de los componentes de las mezclas heterogéneas son suficientemente grandes, pueden verse a simple vista.

< décimas de milímetro microscopio

Partículas mezclas heterogéneas dispersas suspensión Ex: zumo, pintura

Coloides/ dispersiones coloidales 10-6 < x < 2·10-4 mm Ex: emulsiones, geles, espumas

“Si las partículas x < 10-6 mm mezcla homogénea o disolución”

Métodos de separación de los componentes de las mezclas heterogéneas:

Los componentes de las mezclas heterogéneas tienen diferentes propiedades como: Estado de agregación Densidad Solubilidad

Identificar sustancias + Separación componentes mezcla

Propiedades generales:

• Masa: propiedad de los sistemas materiales que mide la cantidad de materia que poseen.

Kilogramo = Kg (SI) Balanza

• Volumen: propiedad de los sistemas materiales que nos informa de la cantidad de espacio que ocupan.

Metro cúbico = m3 (SI) Representa el volumen de un cubo de un metro de lado

Propiedades específicas:

Color, brillo, dureza, conductividad, densidad, T fusión dependen de la clase de sustancia pero no de su cantidad ni forma.

El cociente entre la masa y el volumen constituye un dato característico de cada sustancia

Densidad: masa que corresponde a un volumen unidad de la misma

𝒅 =𝒎𝑽 Kg/m3 (SI) g/cm3 (SI)

Densidad de algunas sustancias (kg/m3) Aire 1.29 Dióxido de carbono 1.98 Agua 1000 Porexpán 50 Aluminio 2700 Mercurio 13600

Separación de los componentes de las mezclas heterogéneas:

• Componentes con ≠ estado de agregación

Filtración Separación S-L

Material filtrante (papel)

• Componentes con ≠ densidad

Sedimentación Separación por acción de la gravedad

Sólido-Líquido, , Líq-Líq

Rotación Centrifugación

Decantación

≠cias. peso de componentes con ≠ densidad

Sedimentaciones más rápidas

• Componentes con ≠ solubilidad

Disolución selectiva

Mezclas homogéneas:

Disolución: Un sistema homogéneo formado por la mezcla de dos o más componentes.

Disolvente: componente mayoritario de la disolución.

Soluto: componente minoritario

• El estado inicial del disolvente y del soluto puede ser sólido, líquido o gaseoso.

Disolvente Soluto Disolución formada Ejemplos

Sólido Sólido Líquido Gas

Sólido Aleaciones Amalgamas Hidrógeno en platino

Líquido Sólido Líquido Gas

Líquido Azúcar en agua Alcohol en agua Oxígeno en agua

Gas Sólido Líquido Gas

Gas Humo Aire húmedo Aire

diluidas: la cantidad de soluto en relación con el disolvente es << concentradas: cantidad soluto alta. saturadas: el soluto está en la máxima proporción posible.

Disoluciones

Disolvente +

Soluto Disolución

Concentración: proporción de soluto en una determinada cantidad de disolución.

𝒄𝒄𝒄𝒄𝒄𝒄𝒄𝒄𝒄𝒄𝒄𝒄𝒄 =𝒄𝒄𝒄𝒄𝒄𝒅𝒄𝒅 𝒅𝒄 𝒔𝒄𝒔𝒔𝒄𝒄

𝒄𝒄𝒄𝒄𝒄𝒅𝒄𝒅 𝒅𝒄 𝒅𝒄𝒔𝒄𝒔𝒔𝒄𝒄𝒄𝒄

No confundir con la densidad de una disolución:

𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑 =𝑚𝑑𝑑𝑑 𝑑𝑑 𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝒄𝑑 (𝑔)

𝑣𝑑𝑑𝑑𝑚𝑑𝑑 𝑑𝑑 𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝒄𝑑 (𝐿)

Concentración en masa: gramos de soluto en cada litro de disolución

𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑐𝑐𝑑𝑑𝑑𝒄𝑑 𝑑𝑑 𝑚𝑑𝑑𝑑 =𝑚𝑑𝑑𝑑 𝑑𝑑 𝑑𝑑𝑑𝑑𝑐𝑑 (𝑔)

𝑣𝑑𝑑𝑑𝑚𝑑𝑑 𝑑𝑑 𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝒄𝑑 (𝐿)

Tanto por cien en masa: gramos de soluto en cada 100 gramos de disolución

% 𝑚𝑑𝑑𝑑 =𝑚𝑑𝑑𝑑 𝑑𝑑 𝑑𝑑𝑑𝑑𝑐𝑑 (𝑔)

𝑚𝑑𝑑𝑑 𝑑𝑑 𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝒄𝑑 (𝑔) · 100

Solubilidad: máxima cantidad de soluto que puede disolverse en una cantidad de disolvente a una temperatura determinada.

𝑆𝑑𝑑𝑑𝑆𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑 =𝑔𝑐𝑑𝑚𝑑𝑑 𝑑𝑑 𝑑𝑑𝑑𝑑𝑐𝑑100 𝑔 𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑣𝑑𝑑𝑐𝑑

=𝑔 𝑑𝑑𝑑𝑑𝑐𝑑

100 𝑑𝑚3 𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑣𝑑𝑑𝑐𝑑

El mol: cantidad de sustancia que contiene tantas unidades como átomos hay en 12 g de 12C

Átomo: parte más pequeña de un elemento que puede formar parte de una molécula o intervenir en un proceso químico.

Un mol de átomos de cualquier elemento contiene 6.02·1023 átomos de ese elemento y su masa, llamada masa molar, viene dada por la masa atómica expresada en gramos.

La masa molar permite transformar gramos de sustancia en moles y viceversa.

𝒎𝒄𝒔𝒄𝒔 (𝒄) =𝒈𝒄𝒄𝒎𝒄𝒔 (𝒎)

𝒎𝒄𝒔𝒄 𝒎𝒄𝒔𝒄𝒄 (𝑴)

Concentración molar: relación entre número de moles de soluto y volumen de la disolución

𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑐𝑐𝑑𝑑𝑑𝒄𝑑 𝑑 =𝑚𝑑𝑑𝑑𝑑 𝑑

𝑉𝑑𝑑𝑑𝑚𝑑𝑑 𝐿