TEMA 2 LOS SISTEMAS MATERIALES

Transcripción

1 TEMA 2 LOS SISTEMAS MATERIALES INTRODUCCIÓN: La química es la ciencia que se encarga del estudio de la materia, de sus propiedades y de su composición. 1. LOS ESTADOS FÍSICOS DE LA MATERIA Todos los objetos que nos rodean son materia. Definimos materia como todo aquello que tiene masa y ocupa un lugar en el espacio.. Las propiedades de la materia pueden ser: 1. Generales: nos dan información sobre el tipo de sustancia que se trata, son: la masa y el volumen. Masa: Cantidad de materia que tiene un cuerpo. Su unidad en el sistema internacional (SI) es el Kg, y el aparato para medirlo es la báscula. Volumen: El espacio que ocupa en cuerpo, su unidad en el sistema internacional es el m 3. La relación con los litros es 1dm 3 = 1l. El aparato de medida es la probeta (material graduado). 2. Características: Dependen de la clase de sustancias, por tanto, si conocemos varias de ellas pueden permitirme identificar de qué sustancia se trata. Son por ejemplo, el color, la conductividad, el brillo, la densidad, el punto de fusión, etc. 1.2 Densidad de los cuerpos Es una propiedad específica de la materia. La densidad de un cuerpo es la relación entre su masa y el volumen que ocupa. Su unidad en el sistema internacional es Kg/m 3. La fórmula que la define es: d=m/v En un problema pueden pedir como dato la masa o el volumen, para lo cual se tendrá que despejar en la fórmula el dato incógnita, las tres posibilidades son: d=m/v m=d v V= m/d (Problemas de densidad- apuntes de clase)

2 1.3 Estados de agregación de la materia En la corteza terrestre, la materia se presenta generalmente en tres estados físicos: sólido, líquido y gaseoso. Si un sistema material cambia de estado, la masa permanece constante pero su volumen puede cambiar, las propiedades de los sólidos, líquidos y gases son: 2.- EL ESTADO GASEOSO: Un gas tiene una masa constante y un volumen variable, pero De qué depende el volumen que ocupa una determinada masa de gas? El volumen que ocupe dependerá de la presión y de la temperatura a la que se encuentre. Presión: La presión mide la relación entre la fuerza realizada sobre un objeto y la superficie sobre la que se realiza. Su instrumento de medida es el manómetro y su unidad en el SI es el pascal (Pa) Volumen El espacio que ocupa en cuerpo, su unidad en el sistema internacional es el m 3. La relación con los litros es 1dm 3 = 1l. El aparato de medida es la probeta (material graduado).

3 Temperatura: Es la medida del calor de un cuerpo. Cuando calentamos una sustancia, se incrementa su temperatura. Su instrumento de medida es el termómetro y su unidad en el SI es el kelvin(k) Sin embargo, nosotros solemos medir la temperatura en la escala Celsius, que tiene como unidad el grado centígrado. (ºC) El cero de la escala kelvin se corresponde con -273,15ºy se denomina cero absoluto. Para convertir un valor en grados centígrados a kelvin, utilizamos la siguiente expresión, tomando como cero absoluto 273K. T (K)= t (ºC) (Ejercicios cambio de unidades - apuntes de clase) 3. EL MODELO CINÉTICO-MOLECULAR. LOS CAMBIOS DE ESTADO. El irlandés Robert Boyle propuso el modelo cinético para explicar las propiedades de los gases. Este modelo consistía en suponer que el gas estaba formado por numerosas partículas que se movían rápidamente en todas direcciones. Para explicar este comportamiento J. Clausius, J.C Maxwell y L. Boltzmann desarrollaron en el siglo XIX la teoría cinética de los gases, que puede resumirse en tres postulados: Partículas en movimiento. Un gas consiste en un conjunto de partículas individuales en movimiento rectilíneo al azar, que chocan con las paredes del recipiente o entre ellas. Volumen de las partículas. El volumen de cada partícula es extremadamente pequeño comparado con el volumen del recipiente que lo contiene. Fuerzas entre partículas. El movimiento queda determinado por dos tipos de fuerzas: atractivas, que tienden a mantener unidas sus partículas; o repulsivas, que tienden a alejarlas. La teoría cinética se puede aplicar a los líquidos y a los sólidos con una simple adaptación.

4 Consecuencias del modelo cinético: La presión que ejerce un gas es una consecuencia del choque de sus partículas con las paredes del recipiente. Si modificamos la temperatura o el recipiente, y por tanto, el espacio que puede ocupar, modificaremos también la presión que ejerce. 1. Relación temperatura-presión. Si aumentamos la temperatura del gas, aumentaremos la energía cinética de sus partículas, como consecuencia, se moverán más rápido aumentando la posibilidad de chocar con las paredes del recipiente. Por tanto, si la temperatura aumenta, la presión que ejerce el gas en el recipiente aumentará también. Por el contrario, si la temperatura disminuye, habrán menos choques y la presión disminuirá. 2. Relación volumen-presión. Si para una misma cantidad de gas disminuimos el espacio que ocupa ( lo introducimos en un recipiente menor) la posibilidad de que las partículas choquen con la paredes del recipiente aumentará, aumentando la presión. Por el contrario, en un recipiente de mayor tamaño la presión disminuirá Los cambios de estado: Modificando las condiciones de presión o temperatura, un sistema material puede pasar de un estado a otro. A este proceso se le llama cambio de estado, y son:

5 Un cambio de estado es progresivo cuando necesita calor para producirse y es regresivo cuando desprende calor en el proceso. La temperatura de fusión (T f) es la temperatura a la que una sustancia se funde, a presión atmosférica. Coincide con la temperatura de solidificación. La temperatura de ebullición (T e) es la temperatura a la que una sustancia hierve, a presión atmosférica. Coincide con la temperatura de condensación. Cuando una sustancia pura cambia de estado mientras dura el cambio de estado, la temperatura permanece constante. Durante ese tiempo que dura el cambio de estado coexisten en el recipiente los dos estados de agregación de las sustancias. Si mostramos gráficamente un diagrama de cambio de estado el resultado sería el siguiente:

6