cap. 5 estados de la materia parte i

Estados de la Materia

Gaseoso, lquido y slido

Estados de la Materia

Los gases: No tienen forma ni volumen fijos. En ellos es muy caracterstica la gran variacin de volumen que experimentan al cambiar las condiciones de temperatura y presin.

Los lquidos: No tienen forma fija pero s volumen. La variabilidad de forma y el presentar unas propiedades muy especficas son caractersticas de los lquidos.

Los slidos: Tienen forma y volumen constantes. Se caracterizan por la rigidez y regularidad de sus estructuras.

http://concurso.cnice.mec.es/cnice2005/93_iniciacion_interactiva_materia/

curso/materiales/estados/estados1.htm

http://cwx.prenhall.com/bookbind/pubbooks/hillchem3/medialib/media_p

ortfolio/text_images/CH11/FG11_02.JPG

Estado Gaseoso

La materia en este estado:

Adopta la forma y ocupan todo el volumen del recipiente en el que se encuentran.

Puede comprimirse, siendo el ms compresible de los estados de la materia.

Forma mezclas homogneas fcilmente.

Tiene una densidad muy baja en comparacin a la de los otros estados.

Pueden ser elementos:

gases nobles, O2, H2, N2, F2, Cl2

compuestos: CO, CO2, SO2, NH3, CH4, C3H8, NO, NO2,

mezclas de elementos y/o compuestos

,

Propiedades de los gases

Temperatura (T)

Volumen (V)

Presin (P)

Cantidad de sustancia (n)

Temperatura

Chemistry by Chang, R. Copyright c 1991 by McGraw Hill Inc

Volumen (V)

De todo el recipiente en el que se encuentre

Unidades

- Sistema internacional SI: metro cbico (m3)

- Uso comn:

litro (L) o mililitro (mL)

1 m3 = 1000 L

Presin (P)

Se define como la relacin de fuerza sobre rea

Unidades SI :

F: Newton (N)

A: metro cuadrado (m2)

P: Pascal (Pa)

Instrumentos de medicin:

- Barmetro

- Manmetro

A

FP

Barmetro

Creado por Torricelli

Mide la presin atmosfrica

F = peso del aire que se soporta

A nivel del mar:

Patmosfrica = 760 mmHg

1 atm = 760 mmHg

1 mmHg = 1 Torr

En SI : Pascal (Pa)

1 atm = 101 325 Pa


Barmetro

http://cwx.prenhall.com/bookbind/pubbooks/hillchem3/medialib/media_portfolio/text_images/CH05/FG05_02.JPG

Manmetro

Chemistry : The Central Science by Brown/Le May/Bursten Copyright c 1997 by Prentice Hall Inc

Leyes de los gases

Relacionan las propiedades de los gases (P,

V, T y n)

Ley de Boyle ( P y V)

Ley de Charles ( V y T)

Ley de Gay Lussac ( P y T)

Ley de Avogadro ( V y n o P y n)

Ley de Boyle


Ley de Boyle

La presin y el volumen son inversamente

proporcionales


Ley de Charles

El volumen es directamente proporcional a la

temperatura.


Ley de Charles

V = k T

2

2

1

1

T

V

T

V


Ley de Gay - Lussac

La presin es directamente proporcional a la

temperatura

P = k T

2

2

1

1

T

P

T

P

Ley de Avogadro

El volumen es directamente proporcional al

nmero de moles

V = k n

La presin es directamente proporcional al

nmero de moles

P = k n

Propiedades constantes Ley expresin Proceso

moles, n temperatura, T Boyle PV = k isotrmico

moles, n presin, P Charles V/T = k isobrico

moles, n volumen, V Gay-

Lussac P/T = k isocrico

presin, P

temperatura, T

Avogadro

V = k T

volumen, V temperatura, T Avogadro P = k T

Estas leyes se cumplen cuando se trabaja a bajas presiones y temperaturas moderadas. Tenemos que:

Ley de los cambios triples

2

22

1

11

T

VP

T

VP

Para una cantidad fija de gas (n constante) que experimenta cambios desde las condiciones iniciales (Punto 1) hasta las condiciones finales (Punto 2) se cumple:

es decir constanteT

VP

Condiciones normales o estndar

Para un gas ideal:

P = 1 atm TPE,

TPS o

T = 0 C condiciones normales

Ecuacin de estado de los gases ideales

P V = n R T P = presin (en atm)

V = volumen (en L)

T = temperatura (en K)

n = cantidad de sustancia (en mol)

R = constante universal de los gases ideales

= 0,082 Kmol

Latm

.

.

Relacin densidad con P y T

densidad: d = masa / volumen = masa / V

nmero de moles: n = masa / masa molar

P V = n R T

reemplazando n en la ecuacin anterior:

P V = (masa / masa molar) x RT

trasladando V al segundo miembro

P = (masa / V) x (RT / masa molar)

P = d x (RT / masa molar)

d = masa molar x ( P / RT)

Ley de Dalton o de las presiones

parciales


Ley de Dalton

La Presin total (P) es igual a la suma de las presiones parciales.

P =

presin parcial (p) es la presin que ejerce un componente de la mezcla si estuviese slo en el mismo recipiente (igual V) y a la misma temperatura (igual T).

Fraccin molar (X)

relacin entre nmero

de moles de un

componente gaseoso y

moles totales de la

mezcla gaseosa

Para el gas 1:

........321 ppppi

Tn

nX 11

Ley de Dalton

Si

Como V y T son iguales, al

dividir miembro a miembro:

Segn Dalton:

reemplazando, se tiene que:

por lo que, dividiendo en PT:

111 Xn

n

P

p

TT

V

RTnP TT

V

RTnp 11

TPXp 11........321 pppPT

........321 TTTT PXPXPXP

1

........1 321

iX

XXX

Teora Cintico-Molecular (TCM)

Propuesta en 1857 por

Clausius.

Trata de explicar las

propiedades (n, P, V y

T) de los gases.

Visualiza lo que ocurre

con las partculas de los

gases cuando cambian

estas propiedades, es

decir, las leyes de los

gases.


Teora Cintico-Molecular (TCM)

Los gases estn constituidos por partculas muy

pequeas que se mueven en lnea recta y al azar.

Este movimiento se modifica si las partculas chocan

entre s o con las paredes del recipiente, pero sin

prdida de energa (choques elsticos).

El volumen de las partculas se considera

despreciable comparado con el volumen del gas.

Entre las partculas no existen fuerzas atractivas ni

repulsivas.

La Ec media de las partculas es proporcional a la

temperatura absoluta del gas.

Energa cintica (Ec)

La temperatura de un gas es una medida de la Energa cintica media de las molculas del gas.

Si T aumenta, la Ec aumenta.

Las velocidad de las molculas de un gas es directamente proporcional a su T e inversamente proporcional a su masa molecular o molar (M).

Energa cintica media:

Velocidad cuadrtica media:

R = 8,314J/mol.K

T = temperatura absoluta

M = masa molar (en kg/mol)

2

2

1mvEc

M

RTv

3

Energa cintica (Ec)

Si 2 gases (p.e. H2 y O2) se

encuentran a la misma T, la

Ec media de ambos gases

es la misma.

Ec H2 = Ec O2

22

2222 2

1

2

1OOHH vmvm

2

2

2

2

H

O

O

H

m

m

v

v


Efusin y difusin

Efusin: escape de las

molculas de un gas a

travs de un agujero

pequeo

Difusin: dispersin de

las molculas de un gas

dentro de un espacio o

entre las molculas de

otro gas

3

3

NH

HCl

HCl

NH

m

m

v

v


Gases reales

Se consideran las

interacciones entre las

molculas de los gases

El volumen real es

menor que el volumen

del recipiente

Los choques no son

elsticos, hay prdida

de Ec.

No se cumple PV = nRT


cap. 5 estados de la materia parte i

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