Ramas de la Química Física Parte que aplica los conceptos fundamentales de la física a la química

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Ángel Montes Sáez
hace 7 años
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1 Conocmento en las Cencas Naturales Medcna Bología Químca Físca Métodos Químco Físcos Matemátca 1 Ramas de la Químca Físca QUÍMICA FÍSICA ermodnámca arte que aplca los conceptos fundamentales de la físca a la químca Cenca expermental basada en observacones macroscópcas para extraer las leyes fundamentales que aplcada a procesos predce equlbro y espontanedad Cnétca Espectroscopa Mecánca Cuántca Mecánca Estadístca empo que toman los procesos. Es expermental y teórca. Emsón y absorcón de radacón por la matera. Depende de postulados, nvel mcroscópco y es la base de la teoría de la químca atómca. uente entre la cuántca y la termodnámca. 2 1

2 Defncones Químca Físca: arte que aplca los conceptos fundamentales de la físca a la químca. Ramas de la Químca Físca emodnámca Cenca expermental que basándose en observacones macroscópcas extrae las leyes fundamentales y se aplca a procesos para predecr equlbro y espontanedad. Cnétca empo que toman los procesos. Es expermental y teórca. Espectroscopía Emsón y absorcón de radacón por la matera. Mecánca Estadístca t uente entre la cuántca y la termodnámca. Mecánca Cuántca Depende de postulados, nvel mcroscópco y es la base de la teoría de la químca atómca. 3 Defncones báscas Sstema (parte del unverso bajo estudo) Ambente Frontera arable Estado Equlbro aso roceso Homogéneo Heterogéneo Resto del unverso Contornos, límtes Aberto (Energía & Matera) Cerrado (Energía) Aslado (n energía & n matera) ropedad que descrbe el sstema: m,,, η, ρ Se epecfca por un # mínmo de varable (ecuacón) Cuando las propedades no camban con el tempo Etapas ntermedas de cambo de estado écnca 2

3 Ejemplo de proceso y paso 1) 1 CO ( g,1 atm,20 C) 1 CO ( g,0.5 atm,20 C) ) 1 CO ( g,0.5 atm,20 C) 1 CO ( g,1 atm,20 C) Sstema: Gases deales Ecuacón de Estado Introduccón 6 3

4 Manómetro aberto resón del gas = resón barométrca gas > bar gas < bar General Chemstry: rncples and Modern Applcatons; etrucc Harwood Herrng ; 8 th Edton 7 Manómetro aberto gas = bar gas > bar gas < bar General Chemstry: rncples and Modern Applcatons; etrucc Harwood Herrng ; 8 th Edton 8 4

5 Ley de Boyle Comportamento del gas a y n constante masa emperatura y masa constante, n 10 5

6 Representacón gráfca de la Ley de Boyle Al aumentar tambén aumenta el epaco dsponble para los choques entre moléculas y dsmnuye la presón, {f f /A (= )}. resón, atm 1/resón, atm -1 olumen olumen General Chemstry 4ta Ed.; Hll, etrucc, Mcreary, erry; rentce Hall 2005 Estme la presón a 3 y a 5. En cuál de las 11 gráfcas es más fácl estmar el valor? resón 1 k olumen General Chemstry por etrucc & Harwood; 1993; Macmllan ublshng Company; 6ta edcón 12 6

7 Ley de Charles 1787 ublcada por Gay-Lussac en Comportamento del gas a y n constante masa resón y masa constante, n 14 7

8 t k' t b olumen, cm Cero absoluto, 0 K = C emperatura General Chemstry por etrucc & Harwood; 1993; Macmllan ublshng Company; 6ta edcón 15 = 2 = Ley de Charles (comportamento lneal) y y m x b m t b y 2 t 1 = 0 = y 1 y 0 y m b y x t t m 21 t2t C t 1 = x 1 t 2 = x 2 t(c)= x t m t b t t

9 Ley de Charles (factor de expansón termal, ) 1 t tt0 0 t t t 0 0 t t t t t Ley de Charles (factor de expansón termal, ) t t t 0 t temperatura absoluta : t 0 entonces ec. anteror : A t A 0 t t 0 A t t C A 00 0 t A 18 9

10 emperatura absoluta t t 01 0t t t t t k Combnacón Boyle, Charles y Avogadro 1) (,,, n) (,,, n) aso Boyle constante Charles constante n ( 1, 1, 1, n) r r r 1 r n (,,, n) 2 r K nr 2 1 nr r n ( 2, 2, 2, n) 20 10

11 Combnacón Boyle y Charles 1) (,,, n) (,,, n) aso constante a) ( 1, 1, 1, n) ( 2, r, 1, n) 1 1 Boyle r r b) (,,, n) (,,, n) constante 2 r Charles r 1 1 r K nr 2 1 nr n R f A Axl energía R n mol-grado mol-grado 21 Ecuacón de estado para gases deales nr Ecuacón de estado: relacón matemátca entre varables que determnan o especfcan un estado de un sstema R volumen molar n 22 11

12 alores de R (constante de los gases deales) L-atm mol-grado 7 ergos x 10 mol-grado Julos mol- grado calorías 1.98 mol-grado 23 Aplcacones Ley Gases Ideales nr g M g R M R R M R M R

13 Aplcacones Ley Gases Ideales Dumas Mde densdad (ρ) de gas vs bajas a constante M R Regnault (g) Mde masa de envase vacío y lleno 0 Mayers () Mde volumen de gas expulsado 25 Ley de gases deales: Comportamento de gas deal soterma sobárco esón, re hyscal Chemstry por.w. Atkns; 1998;W.H. Freeman & Company; 6ta edcón 26 13

14 f Isocórcas f són, resón, f sotermas f f f resón, re oumen constante emperatura constante resón constante sobárcas f f 27 f Isocórcas f són, resón, f sotermas f f f resón, re oumen constante emperatura constante resón constante sobárcas f f 28 14

15 Ecuacón de estado y dagrama de fases Coefcente de expansón termal 1 Nota: ara GAS REAL: Ecuacón de estado y dagrama de fases Coefcente de compresbldad sotermal

16 Ecuacón de estado y dagrama de fases 31 Consecuencas de la Ley de Gases Ideales Ley de Dalton para mezcla de gases Rn R Rn t n n x x Rn Rn n t Ley de Amagat para volúmenes parcales x 32 16

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