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NOMBRE:_________________________________________ GRADO: 10 ( ) 1

DESARROLLO DE LA TABLA DE SABER

UNIDAD 4: LOS ESTADOS DE AGREGACIÓN Y LA TEORÍA CINÉTICA

GUÍA PARA DESARROLLO DE DESEMPEÑOS

1. Elabora una comparación entre los estados sólido, liquido y gaseoso de la materia y socializa haciendo énfasis en la importancia de ellos para la vida.

2. Explica las interacciones de la materia en los tres estados mediante el diseño y elaboración de un modelo y lo socializa a las compañeras resaltando la influencia de estos en la contaminación ambiental.

3. Mediante una actividad de carácter demostrativo evidencia las leyes de los gases y socializa a las compañeras resaltando la importancia de ellos en la industria.

LA MATERIA Y ALGUNAS DE SUS PROPIEDADES

Al hombre siempre le intrigó saber cómo estaba constituida la materia y cuáles eran sus propiedades. En un principio, tuvo contacto con ella sólo con fines alimenticios y de protección, y modeló las piedras para su defensa y ataque. Posteriormente, se maravilló con el descubrimiento de metales como el cobre, el oro y el estaño que trabajó con el calor de sus fogatas y que introdujo en las

cavernas para darles luminosidad con su resplandor.

En el Oriente, luego, el hombre incursionó en la transformación de la materia, fabricando tinturas que aplicó, por ejemplo, en los géneros. Hasta nuestros días, recordamos la figura de Demócrito, quien decía que la materia estaba formada

por partículas. En la actualidad, debido a las investigaciones, se sabe que la

materia está formada por pequeñas partículas llamadas átomos. Los átomos,

mediante fenómenos químicos, en busca de estabilidad se agrupan mediante enlaces químicos y, mediante unos procesos denominados reacciones químicas, forman moléculas, las cuales, de nuevo se reúnen, ordenan y

constituyen sustancias puras y mezclas, que en últimas, constituyen la materia.

La materia es todo lo que tiene masa y ocupa un lugar en el espacio. La materia puede ser dura como un bloque de hielo, blanda como el agua líquida, o sin forma como el aire.

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Propiedades de la materia

Masa: es una propiedad general de la materia, es decir, cualquier cosa

constituida por materia debe tener masa. Además es la propiedad de la materia que permite determinar la cantidad de materia que posee un cuerpo. Aunque no es lo mismo, el peso y la masa son proporcionales, de forma que al medir uno se puede conocer la otra y, de hecho, en el lenguaje corriente, ambos conceptos se confunden.

Para determinar la masa que posee un cuerpo se emplean los múltiplos y

submúltiplos del kilogramo y del gramo como se indica en la siguiente tabla:

Nombre Abreviatura Equivalente en kilogramos Equivalente en gramos

Tonelada Tm 1000 kg 1000000 g

kilogramo kg 1 kg 1000 g

hectogramo hg 0.1 kg 100 g

decagramo dag 0.01 kg 10 g

gramo g 0.001 kg 1 g

decigramo dg 0.0001 kg 0.1 g

centigramo cg 0.00001 kg 0.01 g

miligramo mg 0.000001 kg 0.001 g

Para medir la masa de un cuerpo se emplea la balanza.

Volumen: Además de masa, los cuerpos tienen una extensión en el espacio,

ocupan un volumen. El volumen de un cuerpo representa la cantidad de espacio que ocupa su materia y que no puede ser ocupado por otro cuerpo, ya los

cuerpos son impenetrables.

Dependiendo del volumen a medir se emplean, en lugar del metro cúbico o el litro, alguno de sus múltiplos, de forma que los números obtenidos sean más

fáciles de usar como se indica en la siguiente tabla.

Nombre Abreviatura Equivalencia

en m3 Equivalencia en

l

Hectómetro cúbico Hm3 1000000 m3 1000000000 l

metro cúbico m3 1 m3 1000 l

Hectolitro Hl 0.1 m3 100 l

decímetro cúbico dm3 0.001 m3 1 l

centímetro cúbico c.c. o cm3 0.000001 m3 0.001 l

decilitro dl 0.0001 m3 0.1 l

centilitro cl 0.00001 m3 0.01 l

mililitro ml 0.000001 m3 0.001 l

Para medir el volumen de un líquido se emplean diversos recipientes graduados en los que se introduce el líquido cuyo volumen se desea conocer: probetas, buretas, matraces aforados, etc. dependiendo de la exactitud con la que se

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desee conocer dicho volumen. El volumen de un sólido geométrico puede

calcularse gracias a la geometría.

Temperatura: Aunque de forma subjetiva, se puede definir como aquella

propiedad de los cuerpos que permite determinar su grado de calor o frío, pero teniendo presente que calor y temperatura poseen diferente significado.

Todos los cuerpos están formados por átomos y moléculas y dichos átomos y moléculas están en constante movimiento, bien desplazándose (en los líquidos y gases) bien vibrando (en los sólidos). Puesto que se mueven, estas moléculas están dotadas de una velocidad. La temperatura de un cuerpo está relacionada con la velocidad de las moléculas que la forman y, así, cuanto mayor sea la

temperatura, mayor será la velocidad de sus moléculas.

Para medir la temperatura se han desarrollado varias escalas termométricas. La más empleada en la Europa continental y Latinoamérica es la escala centígrada o Celsius, inventada por el astrónomo sueco Anders Celsius. En esta escala, el

agua se congela a 0ºC y entra en ebullición a 100ºC.

Escalas de temperatura

La escala Kelvin o absoluta es la misma escala centígrada pero desplazada -273º. Así que para pasar de la escala centígrada a la escala Kelvin, bastará con

sumar 273 a la temperatura obtenida en la escala Celsius.

Y para pasar a la escala Celsius a partir de la escala Kelvin sólo se tendrá que

restar a ésta 273.

El paso de la escala centígrada a la Fahrenheit y viceversa es más complicado. En primer lugar 0ºC equivalen a 32ºF, así que a la temperatura en la escala Fahrenheit se tendrá, primero, que restarle 32. Pero además, un intervalo de

100ºC es igual que 180ºF. Así, se puede escribir:

La medida de la temperatura se realiza mediante termómetros. Estos llevan un indicador y una escala, se ponen en contacto con el cuerpo cuya temperatura se

desea conocer y, tras unos instantes, se mira la escala.

Densidad: Cualquier cuerpo sumergido en el agua, en parte o por completo,

experimenta una fuerza que le empuja hacia arriba, fuerza (empuje) que es proporcional al peso del agua que el cuerpo está desalojando. La propiedad que permite medir la ligereza o pesadez de una sustancia recibe el nombre de

densidad. Cuanto mayor sea la densidad de un cuerpo, más pesado parecerá.

÷

La densidad se define como el cociente entre la masa de un cuerpo y el volumen que ocupa. Es decir, se calcula dividiendo la masa de un cuerpo entre

su volumen

Como en el S.I. la masa se mide en kilogramos (kg) y el volumen en metros cúbicos (m3) la densidad se medirá en kilogramos por metro cúbico (kg/m3). La mayoría de las sustancias tienen densidades similares a las del agua por lo que, de usar esta unidad, se estarían usando siempre números relativamente grandes. Para evitarlo, se suele emplear otra unidad de medida el gramo por centímetro cúbico (gr./c.c.), de esta forma la densidad del agua será 1 g/cc.

Punto de fusión: Se produce un cambio de estado, una sustancia pasa sólido (hielo) al estado líquido (agua) o viceversa y todo el calor se invierte en ese

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cambio de estado, no variando la temperatura, que recibe el nombre de punto de fusión. Se trata de una temperatura característica de cada sustancia, así el punto de fusión del agua es de 0 ºC, el alcohol funde a -117 ºC y el hierro a 1539 ºC y puede emplearse para identificar distintas

sustancias.

Punto de ebullición: se define como la temperatura a la que una sustancia

cambia de líquido a gas, o a la inversa, se llama punto de ebullición y es una propiedad característica de cada sustancia, así, el punto de ebullición del agua es de 100 ºC, el del alcohol de 78 ºC y el hierro hierve a 2750 ºC.

Solubilidad: Al verter leche, azúcar o edulcorante en el café, se está

preparando una disolución. Se mezclan varias sustancias de forma tan íntima que, después, resulta imposible distinguirlas. De hecho, la mayoría de los elementos que se emplean en el hogar son disoluciones: el gel de baño, la

leche, los refrescos o el acero que forma las bisagras de puertas y ventanas.

La masa de soluto que se ha añadido a un determinado volumen de disolvente se denomina concentración. Y la máxima cantidad de soluto que puede disolverse, se conoce como solubilidad.

Si la solubilidad es alta, quiere decir que se puede añadir gran cantidad de soluto al disolvente. Pero si es pequeña, un poco de soluto añadido apenas se

disolverá. Normalmente la solubilidad aumenta con la temperatura.

La masa de soluto que se ha añadido a un determinado volumen de disolvente se denomina concentración. Y la máxima cantidad de soluto que puede disolverse, se conoce como solubilidad.

Si la solubilidad es alta, quiere decir que se puede añadir gran cantidad de soluto al disolvente. Pero si es pequeña, un poco de soluto añadido apenas se

disolverá. Normalmente la solubilidad aumenta con la temperatura.

Cuando se añade poca cantidad de soluto al disolvente, la disolución se dice que es diluida. Si, por el contrario, se ha añadido gran cantidad de soluto, la disolución resultante es concentrada.

Cuando en una disolución no puede disolverse más soluto, se dice que esa disolución está saturada. Si por el contrario puede disolver nuevas cantidades

de soluto, la disolución es no saturada.

Puesto que la solubilidad es la máxima concentración que puede alcanzar un soluto, se medirá en las mismas unidades que la concentración.

Es habitual medirla en gramos de soluto por litro de disolución (g/l) o en gramos de soluto por cada 100 cc de disolución (%). Aunque la unidad de medida se parezca a la de la densidad, no es una medida de densidad. En la densidad, masa y volumen se refieren al mismo cuerpo. En la solubilidad, la masa es de soluto y el volumen es de la disolución, de la mezcla de soluto y disolvente.

ESTADOS DE LA MATERIA

1. Estado sólido:

Un sólido es una sustancia formada por moléculas que se encuentran estrechamente unidas entre sí mediante una fuerza llamada fuerza de cohesión, las partículas están muy unidas, y solo vibran en su puesto La disposición de estas moléculas le da un aspecto de dureza y de rigidez con

el que frecuentemente se le asocia.

La forma definida de los sólidos es producto de la fuerza de cohesión que

mantiene unidas a las moléculas.

Los sólidos son duros y presentan dificultad para comprimirse. Esto se

explica porque las moléculas que los forman están tan cerca, que no dejan espacios entre sí. Debido a que todos los sólidos tienen una forma definida, es casi

imposible deformarlos.

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Los cuerpos sólidos presentan propiedades específicas, en mayor o menor

grado, entre las cuales se encuentran:

* Elasticidad: Un sólido recupera su forma

original cuando es deformado. Un elástico o un resorte son objetos en los que podemos observar esta propiedad. Estira un elástico y

observa lo que sucede.

* Fragilidad: Un sólido puede romperse en

muchos pedazos (quebradizo). En más de una ocasión habrás quebrado un vaso de vidrio o un objeto de greda. Estos hechos

representan la fragilidad de un sólido.

*Dureza: Un sólido es duro cuando no puede ser rayado por otro más blando. El

diamante de una joya valiosa o el utilizado par cortar vidrios presenta dicha propiedad.

2. Estado líquido: un líquido es una sustancia formada por moléculas que

están en constante movimiento de desplazamiento y que se deslizan unas sobre otras. La disposición de estas moléculas le da un aspecto de fluidez con la que frecuentemente se asocia.

Los líquidos son fluidos porque no tienen forma propia, sino que adoptan la forma del recipiente que los contiene; tampoco pueden comprimirse y no disminuye su volumen.

La forma indefinida de los líquidos se debe a que la fuerza de atracción que mantiene unidas las moléculas es menos intensa que la fuerza que mantiene unidas las moléculas de los sólidos.

Los líquidos, al igual que los sólidos, presentan propiedades específicas entre las cuales se

pueden señalar:

* Volatilidad, es decir, facilidad para evaporarse. Esta propiedad se aprecia claramente al dejar abierto un frasco con alcohol, en que se percibe su olor y disminuye el volumen.

* Viscosidad, es decir, dificultad al

escurrimiento. Los perfumes, la bencina y la parafina son líquidos volátiles. La miel y la leche

condensada son líquidos viscosos.

3. Estado gaseoso

Un gas es una sustancia formada por moléculas que se encuentran separadas

entre sí.

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Esta disposición molecular le permite tener movilidad, por lo que no posee forma propia y puede comprimirse. En él la fuerza de cohesión es nula y ha sido remplazada por la fuerza de repulsión

entre las moléculas.

Los gases no poseen forma propia, porque las moléculas que los forman se desplazan en todas direcciones y a gran velocidad; por esta razón los gases ocupan grandes espacios. El olor a

comida que se prepara en la cocina se esparce por toda la casa con rapidez,

porque las moléculas tienden a ocupar todo el espacio disponible.

4. Estado plasma: El plasma es un gas ionizado, esto quiere decir que es una

especie de gas donde los átomos o moléculas que lo componen han perdido parte de sus electrones o todos ellos. Así, el plasma es un estado parecido al gas, pero compuesto por electrones, cationes (iones con carga positiva) y neutrones. En muchos casos, el estado de plasma se genera por combustión. El Sol situado en el centro del sistema solar está en estado de plasma, no es sólido, y los conocidos tubos fluorescentes contienen plasma en su interior (vapor de mercurio). Las luces de neón y las luces urbanas usan un principio similar. La ionosfera, que rodea la tierra a 70,80 km de la superficie terrestre, se encuentra también en estado de plasma. El viento solar, responsable de las auroras boreales, es un plasma también. LOS CAMBIOS DE ESTADO Y SUS CARACTERÍSTICAS Cambio de estado: El estado en que se encuentra un material puede transformarse a través de cuatro procesos: fusión solidificación, evaporación, condensación y sublimación.

Las transformaciones de la materia en los tres estados se conocen con los siguientes nombres:

Fusión Solidificación Condensación Sublimación Deposición

Evaporación

El paso de estado sólido a líquido recibe el nombre de fusión; el de estado liquido a gaseoso, evaporación; el de estado gaseoso a líquido, condensación; y el de líquido a sólido, solidificación, de sólido a gas o de gas a sólido, sublimación o de gas a sólido deposición.

La temperatura es un factor clave en los cambios de estados, calentando o enfriando se puede hacer que muchos materiales pasen del estado sólido al líquido y al gaseoso, o viceversa, es decir, los cambios de estado son reversibles.

Las modificaciones de la temperatura y la presión provocan cambios de estado de la materia, solo cambia la forma física.

Tipos de cambios en la materia

Según el tiempo que tarden en producirse los cambios, estos pueden ser:

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rápidos: como la descomposición del cuerpo de un animal o la de

cualquier otro ser vivo (descomposición de la materia orgánica); lentos: como la erosión que sufre una roca por la acción del agua o del

viento.

Además, los cambios en la materia pueden ser de estos dos tipos:

Físicos, si tras el cambio la materia sigue siendo la misma; por ejemplo,

tras un cambio de estado: el agua se congela transformándose en hielo o se evapora transformándose en vapor de agua, pero el agua líquida, el hielo y el vapor están constituidos por la misma materia;

Químicos, si se transforma en otra materia diferente; por ejemplo, una

combustión: la madera al arder se convierte en dióxido de carbono (y otros gases) y cenizas, que son sustancias diferentes a la inicial; se ha producido una reacción química. Una reacción química es el proceso por el que al poner en contacto dos o más sustancias, se transforman en

otras sustancias diferentes a las iniciales.

Sustancias que componen la materia

Al describirse a unas sustancias que contiene un determinado tipo de materia, se hace referencia a su composición química. Esta tiene que ver con la identificación y cantidad de las diferentes sustancias que la componen y las propiedades de las mismas. Por una parte, se identifican las propiedades físicas, que se pueden observar con los sentidos o con la ayuda de un instrumento, sin variar la composición de la materia. Así, el color, la textura, la masa, el punto de ebullición o el punto de fusión son propiedades físicas de la materia. Por otro lado, el hecho de que una sustancia se queme por la acción del calor tiene que ver con sus propiedades

químicas.

Es así que la cantidad de sustancias que conforman la materia, determinan su clasificación en: elementos, compuestos y mezclas.

en primer lugar, los elementos químicos son las sustancias que no pueden descomponerse en otras más simples. Los compuestos químicos son las sustancias que resultan por la unión de dos o más elementos químicos, combinados en cantidades exactas y fijas a través de enlaces químicos.

Finalmente, las mezclas se obtienen de la combinación de dos o más sustancias, que pueden ser elementos o compuestos. Sin embargo no se establecen enlaces químicos entre los componentes de la ella.

1. Elemento químico: es aquella sustancia formada por átomos que poseen la

misma cantidad de protones y que no puede ser descompuesta en otras

sustancias más simples.

2. Compuestos químico: es aquel que está formado por la unión de dos o más

elementos diferentes, en proporciones fijas y exactas a través de enlaces químicos.

Compuestos orgánicos e inorgánicos

Las sustancias se pueden clasificar en dos grupos dependiendo de la presencia del carbono como componente principal. Esta condición permite reconocer dos

tipos de compuestos: orgánicos e inorgánicos.

Compuestos orgánicos son aquéllos en los cuales el principal constituyente es el carbono C. Se excluyen de esta definición los compuestos llamados carbonatos, el dióxido de carbono (CO2) y el monóxido de carbono (CO).

Compuestos inorgánicos son aquéllos que están formados por cualquiera de los demás elementos incluido en algunos casos el carbono

pero sin que éste sea el elemento principal.

FORMACIÓN DE COMPUESTOS

Como ya se describió en apartados anteriores, los átomos se unen, de acuerdo a sus ‘necesidades’, para formar moléculas, estas, a su vez, se ‘encadenan’ para formar los diferentes compuestos. Las fuerzas que unen a las moléculas constituyentes de dichos compuestos, se denominan FUERZAS O ENLACES INTERMOLECULARES y, son considerablemente más débiles que los enlaces

iónicos, covalentes y metálicos; entre ellas se encuentran:

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Interacciones iónicas: Son interacciones que ocurren a nivel de catión-anión, entre distintas moléculas cargadas, y que por lo mismo tenderán a formar una unión electrostática entre los extremos de cargas opuestas debido a la atracción entre ellas.

Un ejemplo claro de esto, es por ejemplo lo que ocurre entre los extremos

Carboxilo ( − COO − ) y Amino de un aminoácido, péptido,

polipéptido o proteína con otro.

Fuerzas de London o de dispersión o Fuerza de Van der Waals: estas fuerzas on el resultado de la atracción entre los extremos positivo y negativo de dipolos inducidos en moléculas adyacentes.

Cuando los electrones de una molécula adquieren momentáneamente una distribución no uniforme, provocan que en una molécula vecina se forme momentáneamente un dipolo inducido. En la figura se ilustra cómo una molécula con una falta de uniformidad momentánea en la distribución de su carga eléctrica puede inducir un dipolo en una molécula vecina por un proceso

llamado polarización.

Incluso los átomos de los gases nobles, las moléculas de gases diatómicas como el oxígeno, el nitrógeno y el cloro (que deben ser no polares) y las moléculas de hidrocarburos no polares como el CH4, C2H6 tienen tales dipolos

instantáneos.

Cuantos más electrones haya en una molécula más fácilmente podrá polarizarse. Así, las moléculas más grandes con muchos electrones son relativamente polarizables.

En contraste, las moléculas más pequeñas son menos polarizables porque

tienen menos electrones.

Atracciones dipolo-dipolo: Este tipo de interacción aparece solamente entre moléculas polares. Además, son proporcionales a los valores de los momentos dipolares de las moléculas.

Esta interacción se produce por las atracciones electrostáticas que se producen entre la zona cargada negativamente de una molécula y la positiva de otra, lo

que provoca que las moléculas se vayan orientando unas con respecto a otras.

Así, por ejemplo, si las moléculas polares constituyen un gas (por ejemplo SO2, HCl, etc.) y están sometidas a fuerzas de orientación de cierta importancia, este gas será fácilmente licuable. Al disminuir ligeramente la temperatura, decrece la agitación térmica, los dipolos se orientan entre sí, las moléculas se asocian y se produce un estado más condensado (líquido). Puentes de hidrógeno: Es un tipo especial de interacción dipolo-dipolo entre el átomo de hidrógeno que está formando un enlace polar, tal como N—H, O—H, ó F—H, y un átomo electronegativo como O, N ó F. Esta interacción se representa de la forma siguiente:

Los puentes de hidrógeno son especialmente fuertes entre las moléculas de agua y son la causa de muchas de las singulares propiedades de esta sustancia. Los compuestos de hidrógeno de elementos vecino al oxígeno y de los miembros de su familia en la tabla periódica, son gases a la temperatura ambiente: CH4, NH3, H2S, H2Te, PH3, HCl. En cambio, el H2O es líquida a la temperatura ambiente, lo que indica un alto grado de atracción intermolecular.

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Los puentes de hidrógeno juegan también un papel crucial en la estructura del

ADN, la molécula que almacena la herencia genética de todos los seres vivos.

Fuerzas ion-dipolo: Estas son interacciones que ocurren entre especies con carga. Las cargas similares se repelen, mientras que las opuestas se atraen. Estas fuerzas son importantes en los procesos de disolución de sales.

3. Mezclas: es un sistema material formado por dos o más componentes

unidos, pero no combinados químicamente. En una mezcla no ocurre una reacción química y cada uno de sus componentes mantiene su identidad y propiedades químicas. Estas se pueden clasificar en dos grandes grupos:

Mezcla homogénea y Mezcla heterogénea

Mezcla homogénea es aquella en la cual las partes que la componen están

distribuidas de manera totalmente uniforme. Se llaman también disoluciones.

Por esta razón es difícil identificar los componentes de ella a simple vista.

Mezcla heterogénea es aquella en la cual las partes que la componen no están distribuidas uniformemente. Sus componentes se pueden distinguir fácilmente. Existen distintas maneras de formar mezclas, ya sea uniendo líquido con liquido, liquido con sólido, o líquido con gas. En el siguiente cuadro clasificaremos los ejemplos dados anteriormente.

ESTADO DE LA MATERIA

EJEMPLO TIPO DE MEZCLA

Sólido en líquido Agua y sal Homogénea

Líquido en líquido Limonada Homogénea

Gas en líquido Bebida gaseosa Homogénea

Gas en gas Aire y butano Llama Homogénea de la cocina

Sólido en líquido Agua con arena Heterogénea

Sólido en líquido Agua y tierra Heterogénea

Sólido en sólido Limaduras y harina Heterogénea

Líquido en líquido Agua y aceite Heterogénea

Existen diferentes métodos ideados por los científicos para separar una mezcla en sus diferentes componentes. Dichos métodos son físicos ya que no alteran las propiedades de los componentes de la mezcla y con ellos se logra aislar cada uno de los componentes sin cambiar su composición. Algunos de ellos son

los siguientes:

.a.- Separación de una mezcla de dos sólidos: Una mezcla formada por dos

sólidos pueden ser separadas por decantación y magnetismo.

Decantación o Precipitación. Consiste

en colocar las mezcla en un líquido, donde los dos sólidos se separan, uno flota y el otro se unde. También a través de este método se pueden separar más fácilmente mezclas heterogéneas como el agua con harina o el agua con tierra. Si mezclas agua con harina en una probeta y esperas un momento, observarás cómo la harina comienza a quedar en el fondo de la probeta (comienza a precipitar o decantar) y a separarse del agua. El agua potable se somete a un proceso de decantación con el objeto de purificarla, proceso

semejante al de precipitación.

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Magnetismo. Cuando una mezcla está

formada por un elemento metálico y no metálico, los cuales pueden ser separados por un imán. Al acercar un imán a una mezlca de limaduras de hierro y azufre, las limaduras son atraidas hacia el imán, logrando separar el azufre.

b.- Separación de una mezcla formada por dos líquidos: Éstos pueden ser separados a través de la destilación.

Destilación. Con este método

las sustancias son separadas por calentamiento, ya que los componentes de la mezcla poseen distintos puntos de ebullición. A través de él se separan principalmente mezclas homogéneas de líquidos. La separación del agua que hierve a los 100ºC y del alcohol que hierve a los 78ºC, que contiene el vino es un ejemplo característico; para ello se utiliza un equipo llamado

de destilación. El vapor que se obtiene mientras el alcohol hierve puede ser enfriado y por tanto, condensado en otro recipiente separándolo así del agua. El alcohol y el agua del vino pueden ser separados, porque cada uno de ellos tiene distinto punto de ebullición.

c.- Separación de una mezcla formada por un líquido y un sólido: Para

separar una mezcla de un sólido y un líquido se pueden usar los métodos de

filtración, destilación, evaporación y extracción.

Filtración. Este método se utiliza

frecuentemente para separar las sustancias sólidas de las líquidas. Se hace pasar una mezcla heterogénea a través de un papel filtro o algodón, tratando de que el tamaño del poro (del papel filtro o del algodón) se adecue lo más posible al tamaño de las partículas sólidas que deseamos separar. La separación de la mezcla de agua con arena es un ejemplo de

filtración.

Evaporación. En este método la mezcla es sometida a calentamiento para extraer el líquido que contiene, y sólo queda el sólido en el recipiente del experimento. A modo de ejemplo, se puede preparar una solución de agua con sal y calentar la mezcla, con lo cual se evaporará el agua y quedará solamente la sal. ¿Cuántas veces has observado este fenómeno al caminar entre las rocas de una playa, ver

los depósitos de sal y las rocas secas?

Cristalización y precipitación: algunas

mezclas líquidas, como la del sulfato de cobre en agua, tras calentarlas y filtrarlas, se dejan en un cristalizador (recipiente bajo y ancho), de manera que al enfriarse, el agua se evapora y el

sulfato de cobre queda separado en forma de cristales.

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Extracción. Este método considera la

capacidad de las sustancias de disolverse o no en distintos líquidos. Por ejemplo, cuando preparas una taza de té, a la bolsita se le extraen las sustancias aromáticas que dan el sabor, el color y el olor característico del té, y sólo queda en ella el resto de la mezcla. Las sustancias aromáticas son solubles en agua; el resto de la mezcla que queda

dentro de la bolsita no lo es.

LA PRESIÓN ATMOSFÉRICA

La presión atmosférica es la presión que ejerce la atmósfera debido a su peso sobre la superficie de los cuerpos que están en contacto con ella.

ESTADOS DE AGREGACIÓN Y LA TEORÍA CINÉTICA

La teoría cinética indica que la materia, sea cual sea su estado, está formada por partículas tan diminutas que no se pueden observar a simple vista y que, además, se encuentran en continuo movimiento. Ese estado de movimiento depende de la temperatura, siendo mayor conforme más alto es el valor de dicha temperatura.

Este modelo permite, también, explicar la razón por la que un sólido puede

convertirse en líquido o un gas en líquido.

La teoría cinética es capaz de explicar porqué una misma sustancia se puede encontrar en los 3 estados: sólido, líquido y gas. Esto depende sólo de la

manera de agruparse y ordenarse las partículas en cada estado.

La temperatura de los cuerpos y la teoría cinética

Cuando se calienta un cuerpo, sus partículas se mueven más deprisa con lo cual aumentan su energía cinética. Si se enfría ocurre lo contrario: disminuye la energía cinética de las partículas. La energía cinética es la energía que tiene un cuerpo en movimiento.

Como se mencionó anteriormente, la temperatura es la medida de la energía térmica (energía cinética media de todas las partículas que forman un cuerpo) de una sustancia. Se mide con un termómetro. Las escalas más empleadas para medir esta magnitud son la Escala Celsius (o centígrada) y la Escala Kelvin. 1ºC es lo mismo que 1 K, la única diferencia es que el 0 en la escala Kelvin está a - 273 ºC. En la escala Celsius se asigna el valor 0 (0 ºC) a la temperatura de congelación del agua y el valor 100 (100 ºC) a la temperatura de ebullición del agua. El intervalo entre estas dos temperaturas se divide en 100 partes iguales, cada una de las cuales corresponde a 1 grado. En la escala Kelvin se asignó el 0 a aquella temperatura a la cual las partículas no se mueven (temperatura más baja posible). Esta temperatura equivale a -273 ºC de la escala Celsius.

Para convertir ambas temperaturas, se debe tener r en cuenta que:

T (K) = t(ºC) + 273

LAS PROPIEDADES DE LOS GASES

La teoría cinética explica el estado gaseoso de la siguiente forma:

Los gases están formados por un gran número de partículas muy pequeñas, sobre todo si se las compara con la distancia que las separa.

Las fuerzas de atracción entre las partículas son muy débiles. Estas partículas se mueven continuamente y de forma desordenada. Las partículas en su movimiento chocan entre sí y contra las paredes del

recipiente que contiene el gas.

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Los gases tienden a ocupar todo el volumen disponible

En los gases, las partículas están muy separadas unas de otras y se mueven libremente a gran velocidad; por eso ocupan todo el espacio disponible y no

tienen volumen ni forma fijos.

El que las partículas se encuentren tan separadas da lugar a que los gases sean compresibles y ocupen el volumen del recipiente que los contiene.

Los gases pueden sufrir compresión y expansión. Si acercamos las partículas

del gas, entonces se comprime y si las alejamos se expanden.

Los gases ejercen presión

Debido a que las partículas del gas están en continuo movimiento chocan entre ellas y con las paredes del recipiente. Estas colisiones son las responsables de

la presión que ejerce el gas.

La presión varía con el volumen

Si la temperatura de un gas permanece constante:

Su presión aumenta al disminuir su volumen. Su presión disminuye al aumentar su volumen.

La presión atmosférica se mide con un instrumento llamado barómetro. La presión a nivel del mar es de 1013 mb o 1 atm. La presión superior a 1013 mb

se llama alta presión y, si es menor, baja presión.

En los mapas meteorológicos se unen puntos con la misma presión mediante

unas líneas llamadas isobaras.

LEYES DE LOS GASES

Ley de Boyle: Relación entre la presión y el volumen de un gas cuando la temperatura es constante. Esta ley establece que la presión de un gas en un

recipiente cerrado es inversamente proporcional al volumen del recipiente, cuando la temperatura es constante.

Al aumentar el volumen, las partículas (átomos o moléculas) del gas tardan más en llegar a las paredes del recipiente y por lo tanto chocan menos veces por unidad de tiempo contra ellas. Esto significa que la presión será menor ya que

ésta representa la frecuencia de choques del gas contra las paredes.

Cuando disminuye el volumen la distancia que tienen que recorrer las partículas es menor y por tanto se producen más choques en cada unidad de tiempo:

aumenta la presión.

Lo que Boyle descubrió es que si la cantidad de gas y la temperatura permanecen constantes, el producto de la presión por el volumen siempre tiene

el mismo valor. La expresión matemática de esta ley es:

(el producto de la presión por el volumen es constante)

Suponiendo que se tiene un cierto volumen de gas V1 que se encuentra a una presión P1 al comienzo del experimento. Si se varía el volumen de gas hasta un

nuevo valor V2, entonces la presión cambiará a P2, y se cumplirá:

Que es otra manera de expresar la ley de Boyle.

Ejemplo: 4.0 L de un gas están a 600.0 mmHg de presión. ¿Cuál será su nuevo

volumen si aumentamos la presión hasta 800.0 mmHg?

Solución: se sustituyen los valores en la ecuación P1V1 = P2V2.

(600.0 mmHg) (4.0 L) =(800.0 mmHg) (V2)

Si despeja V2 se obtendrá un valor para el nuevo volumen de 3L.

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El volumen de los gases varía con la temperatura

Si la presión a la que se ve sometido un gas permanece constante:

Su volumen aumenta al elevar la temperatura.

Su volumen disminuye al descender la temperatura.

Ley de Charles: Relación entre la temperatura y el volumen de un gas cuando

la presión es constante

El volumen es directamente proporcional a la temperatura del gas:

•Si la temperatura aumenta, el volumen del gas aumenta. •Si la temperatura del gas disminuye, el volumen disminuye.

Cuando se aumenta la temperatura del gas las moléculas se mueven con más rapidez y tardan menos tiempo en alcanzar las paredes del recipiente. Esto quiere decir que el número de choques por unidad de tiempo será mayor. Es decir se producirá un aumento (por un instante) de la presión en el interior del recipiente y aumentará el volumen (el émbolo se desplazará hacia arriba hasta

que la presión se iguale con la exterior).

Lo que Charles descubrió es que si la cantidad de gas y la presión permanecen constantes, el cociente entre el volumen y la temperatura siempre tiene el

mismo valor.

Matemáticamente se puede expresarlo así:

(el cociente entre el volumen y la temperatura es constante)

Suponiendo que se tiene un cierto volumen de gas V1 que se encuentra a una temperatura T1 al comienzo del experimento. Si se varía el volumen de gas hasta un nuevo valor V2, entonces la temperatura cambiará a T2, y se cumplirá:

que es otra manera de expresar la ley de Charles.

Esta ley se descubre casi ciento cuarenta años después de la de Boyle debido a que cuando Charles la enunció se encontró con el inconveniente de tener que relacionar el volumen con la temperatura Celsius ya que aún no existía la escala absoluta de temperatura.

Ejemplo:

Un gas tiene un volumen de 2.5 L a 25 °C. ¿Cuál será su nuevo volumen si se

baja la temperatura a 10 °C?

Recuerda que en estos ejercicios siempre hay que usar la escala Kelvin.

Solución: Primero se expresa la temperatura en kelvin:

T1 = (25 + 273) K= 298 K

T2 = (10 + 273 ) K= 283 K

Ahora se sustituyen los datos en la ecuación:

2.5L V2

____ = ____

298 K 283 K

Si se despeja V2 obtendrá un valor para el nuevo volumen de 2.37 L.

La presión y la temperatura están relacionadas

Si el volumen de un gas permanece constante:

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Su presión aumenta al elevar la temperatura.

Su presión disminuye al bajar la temperatura.

Ley de Gay-Lussac: Relación entre la presión y la temperatura de un gas

cuando el volumen es constante

La presión del gas es directamente proporcional a su temperatura:

•Si se aumenta la temperatura, aumentará la presión. •Si se disminuye la temperatura, disminuirá la presión.

Al aumentar la temperatura las moléculas del gas se mueven más rápidamente y por tanto aumenta el número de choques contra las paredes, es decir aumenta la presión ya que el recipiente es de paredes fijas y su volumen no

puede cambiar.

Gay-Lussac descubrió que, en cualquier momento de este proceso, el cociente entre la presión y la temperatura siempre tenía el mismo valor:

(el cociente entre la presión y la temperatura es constante)

Suponiendo que se tiene un gas que se encuentra a una presión P1 y a una temperatura T1 al comienzo del experimento. Si se varía la temperatura hasta

un nuevo valor T2, entonces la presión cambiará a P2, y se cumplirá:

que es otra manera de expresar la ley de Gay-Lussac.

Esta ley, al igual que la de Charles, está expresada en función de la temperatura absoluta. Al igual que en la ley de Charles, las temperaturas han de

expresarse en Kelvin.

Ejemplo:

Cierto volumen de un gas se encuentra a una presión de 970 mmHg cuando su temperatura es de 25.0°C. ¿A qué temperatura deberá estar para que su

presión sea 760 mmHg?

Solución: Primero se expresa la temperatura en kelvin:

T1 = (25 + 273) K= 298 K

Ahora se sustituyen los datos en la ecuación:

970 mmHg 760 mmHg

------------ = ------------

298 K T2

Se despeja T2 obteniendo la nueva temperatura deberá ser 233.5 K o lo que es lo mismo -39.5 °C.

Ley de los gases perfectos: Las leyes de Boyle-Mariotte y de Gay-Lussac sobre el comportamiento de los gases son tanto más imprecisas cuanto mayor es la densidad, la presión o la temperatura del gas. Por ello los gases que cumplen con exactitud dichas leyes físicas se denominan gases perfectos o

ideales.

Es posible combinar las leyes de los gases en una sola ecuación sencilla si la temperatura se expresa en la escala absoluta o Kelvin. Así la ley de Charles-

Gay Lussac puede escribirse como:

V = kT

Operando en la ecuación se tiene:

V = V0 (1 + t) =

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y como 273 + t(ºC) = T(K), expresando la temperatura en Kelvin resulta, en

efecto:

Por otra parte la ley de Boyle establece la proporcionalidad inversa entre V y P,

es decir:

Combinando ambas relaciones de proporcionalidad se tiene:

que indica que el producto del volumen de un gas por su presión dividido por su temperatura absoluta es una cantidad constante. Ello significa que una muestra gaseosa dada puede evolucionar de un estado inicial a otro final cambiando en el proceso su presión, su volumen o su temperatura, pero siempre que la cantidad PV/T no varíe.

La ecuación anterior constituye una expresión de la llamada ley de los gases ideales o perfectos, que también se conoce como ecuación de estado. Para dos estados cualquier inicial y final las magnitudes P, V y T están relacionadas en la forma:

La constante de proporcionalidad depende de la cantidad de sustancia gaseosa considerada. Cuando esta circunstancia se introduce en la ecuación (20.4)

resulta la expresión de la ley de los gases ideales más usada:

P V = n R T

donde n es el número de moles de la muestra gaseosa considerada y R es la llamada constante de los gases perfectos igual a: 0,082 atm · 1/K · mol.

BIBLIOGRAFÍA

http://www.kalipedia.com/ecologia/tema/reacciones-quimicas-seres-vivos.html?x=20070418klpcnaecl_79.Kes http://www.educared.net/concurso2001/410/reaccion.htm http://genesis.uag.mx/edmedia/material/qino/T7.cfm http://es.wikipedia.org/wiki/Quimios%C3%ADntesis

http://www.quimicaweb.net/grupo_trabajo_fyq3/tema2/index2.htm interactivo

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http://fisica-quimica.blogspot.com/2006/05/estados-de-agregacin-de-la-materia.html