LA MATERIA: ESTADOS DE AGREGACIÓN 1. PROPIEDADES DE LA MATERIA Materia: es todo aquello que existe, tiene masa y ocupa un volumen, los distintos tipos de materia se llaman sustancias. El sistema material es la porción de materia que se aísla para su estudio. Propiedades generales de la materia: masa (kg) cantidad de materia que posee. Volumen (m 3 ), el espacio que ocupa. Propiedades específicas: dependen del tipo de sustancia, son el color, brillo, dureza, densidad, punto de fusión, punto de ebullición. Densidad: es una propiedad específica y además intensiva porque su valor es independiente de la cantidad. m d V kg La unidad en el SI es el 3. Cada sustancia tiene una densidad que la m diferencia de cualquier otra sustancia. Por ejemplo a 4º C el agua tiene kg una densidad agua 1000 m 3 Punto de fusión: temperatura a la que se produce el cambio de estado de sólido a líquido y viceversa. (Tf) Punto de ebullición: temperatura a la que se produce el cambio de estado de líquido a gas y viceversa. (Te) 2. CLASIFICACIÓN SEGÚN SU ESTADO DE AGREGACIÓN Y CAMBIOS DE ESTADO. SÓLIDO-No se puede comprimir-forma constante -Volumen constante. LÍQUIDO-Estado intermedio entre sólido y gas-forma variable -No se pueden comprimir-volumen constante. GAS-Forma variable- Muy compresible- Volumen variable. A continuación se refleja el cambio de estado de líquido a gas que puede ser de dos formas 1
La vaporización (paso de líquido a gas) puede ser de dos formas Evaporación Ebullición En un líquido, las partículas de la superficie, que están menos retenidas, pueden escapar y pasar a fase gaseosa. Este proceso se lleva a cabo a cualquier temperatura. Cuando la energía de las partículas es lo suficientemente alta, todas las partículas son capaces de pasar a fase gaseosa. De toda la masa del líquido salen burbujas. Para que se produzca este proceso es necesario alcanzar la T e A continuación se refleja un esquema con los cambios de estado CAMBIOS DE ESTADO SUBLIMACIÓN FUSIÓN VAPORIZACIÓN SÓLIDO LÍQUIDO GAS SOLIDIFICACIÓN LICUACIÓN O CONDENSACIÓN SUBLIMACIÓN REGRESIVA Durante un cambio de estado la temperatura permanece constante, a continuación se representa una gráfica de enfriamiento donde se refleja este hecho. 2
T ºC 100 75 20 Gas Gas-Líquido Líquido Líquido-Sólido Sólido 2 8 13 20 24 t min 3. CLASIFICACIÓN SEGÚN SU COMPOSICIÓN. MATERIA: clasificación ELEMENTO Sustancias puras Constituidas por un solo componente. Todas las partículas son iguales. No se puede descomponer en otras más simples por métodos químicos HOMOGÉNEAS Disoluciones No se distinguen componentes COMPUESTO Se descompone en otras más simples por métodos químicos Mezcla Constituida por varios componentes HETEROGÉNEAS Se distinguen los componentes 3
4. MÉTODOS DE SEPARACIÓN DE MEZCLAS HETEROGÉNEAS.. Filtración: técnica utilizada para la separación de una mezcla formada por una fase sólida y una fase líquida. Se utiliza un embudo, papel de filtro, erlenmeyer, Decantación técnica para separar dos líquidos no miscibles. Se utiliza un embudo de decantación donde se dejan reposar los líquidos para después vaciar el que está debajo al abrir la llave y separar la mezcla 5. MÉTODOS DE SEPARACIÓN DE MEZCLAS HOMOGÉNEAS 4
Cristalización: técnica utilizada para la separación de una disolución obtenida al mezclar un sólido y un líquido. En primer lugar se calienta la disolución para evaporar una cantidad de líquido y aumentar la concentración de la disolución. A continuación se filtra y por último se coloca la disolución en un cristalizador para favorecer un enfriamiento lento. Destilación: técnica utilizada para la separación de una disolución formada por dos líquidos que tienen distinta temperatura de ebullición. 5
6. DISOLUCIONES. CONCENTRACIÓN. Mezclas homogéneas constituidas por un componente mayoritario denominado DISOLVENTE y otros u otro minoritario denominado SOLUTO. Se denomina concentración a la relación entre la cantidad de soluto y la cantidad de disolución en una mezcla homogénea. Expresiones de la concentración: Tanto por ciento en peso. Expresa la masa en gramos de soluto disuelta por cada cien gramos de disolución. Su cálculo requiere considerar separadamente la masa del soluto y la del disolvente: Gramos por litro. Indica la masa en gramos disuelta en cada litro de disolución. Se puede pasar de una a otra expresión utilizando el valor de la densidad de la disolución. 6
Tanto por ciento en volumen. Expresa el volumen en litros que hay en cien litros de disolución. Su cálculo se realiza a partir de la siguiente expresión: volumendesoluto ( l) %( volumen).100 volumendedisolución ( l) Grado alcohólico de una bebida coincide con su concentración en porcentaje de volumen, es decir, con el volumen de alcohol puro que contiene por cada 100ml. Por ejemplo, si una bebida alcohólica tiene 12º, su concentración es del 12% en volumen; es decir, hay 12 ml de alcohol etílico por cada 100 ml de bebida. 7. LEYES QUE EXPLICAN EL COMPORTAMIENTO DE LOS GASES. Magnitudes físicas: Presión: se define la presión como la fuerza ejercida por unidad de superficie. En el sistema internacional (S.I) se mide en Pascales (Pa). Otras unidades de presión utilizadas son el mm de Hg, la atmófera (atm). 1atm = 760 mm de Hg = 101300 Pa Temperatura: medida de la energía interna de los cuerpos. Las escalas para medir las temperaturas: Escala Celsius toma como puntos de referencia la fusión del agua al que asigna el valor 0 y la ebullición al que asigna el valor 100. Escala Kelvin o escala absoluta de temperatura toma como referencia el 0 K o absoluto, temperatura a la que el movimiento de las partículas es nulo, en esta escala no existen valores negativos. El 0 K corresponde en la escala Celsius con -273 ºC, a partir de esta equivalencia se establece la relación entre las dos escalas: T ( K) T(º C) 273 Leyes de los gases Ley de Gay-Lussac a presión constante el volumen de una masa de gas es directamente proporcional a su temperatura absoluta. La ecuación matemática: 7
V K T Ley de Boyle si la temperatura de una masa de gas permanece constante, el producto de la presión que ejerce por el volumen que ocupa permanece siempre constante. El volumen y la presión son inversamente proporcionales y matemáticamente, la ley de Boyle se puede expresar: PV K" Ecuación general de los gases P. V T K Para dos condiciones distintas: P V T. 1 1 P2. 2 TV 1 2 8