ESTADOS DE AGREGACIÓN DE LA MATERIA

Presentación del tema: "ESTADOS DE AGREGACIÓN DE LA MATERIA"— Transcripción de la presentación:

1 ESTADOS DE AGREGACIÓN DE LA MATERIA

2 Estados de la materia SÓLIDO LÍQUIDO GASEOSO Forma Propia
SÓLIDO LÍQUIDO GASEOSO Forma Propia Recipiente que lo contiene No posee Volumen Cte. Variable Efecto de la presión sobre el volumen No Si Fuerzas atractivas Atrac. > Rep. Atrac. = Rep. Atrac. < Rep.

3 La teoría de partículas
Para explicar estos estados se utiliza la teoría de partículas: 1. La materia está formada por partículas (átomos o moléculas) que están en movimiento continuo. 2. Entre las partículas hay fuerzas de atracción 3. Cuanto mayores son la fuerzas de atracción, las partículas están más próximas entre sí y en consecuencia su movimiento es menor.

4 Fuerzas intermoleculares:
Las fuerzas intermoleculares son aquellas que mantienen las moléculas unidas a ciertas temperaturas. Son conocidas como fuerzas van der Waals, incluyen: las fuerzas dipolo-dipolo, fuerzas de dispersión London y puentes de hidrógeno. En adición, existen las fuerzas ión-dipolo que operan entre iones y moléculas polares. Todas estas fuerzas intermoleculares resultan de la atracción mutua de cargas opuestas o la repulsión mutua de cargas iguales.

5 Fuerzas Ión-dipolo Ilustración de la orientación preferida de las moléculas polares hacia los iones. El extremo positivo de la molécula polar está orientado hacia el anión (a) , y el extremo negativo hacia el catión (b)

6 Fuerzas dipolo-dipolo
B A A) Esquema de atracción que se genera entre las moléculas cuando los dipolos se orientan de modo de enfrentar los polos opuestos. B) Esquema de la repulsión que se genera entre las moléculas cuando los polos de igual signo se enfrentan.

7 Variación en los Puntos de ebullición al descender en el grupo

8 Fuerzas de dispersión London
Representación esquemática de dos dipolos instantáneos en una molécula homonuclear

9 RESUMEN: Las fuerzas de London existen en todas las moléculas, sean polares o no. En las moléculas no polares son las únicas fuerzas intermoleculares que existen

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11 Presión de un gas sobre una superficie

12 PRESIÓN Fuerza que actúa por unidad de área:

13 ¿ Cómo medimos la presión atmosférica?
P = F/A ¿ Cómo medimos la presión atmosférica? P = .g.h  = densidad del líquido g = aceleración de la gravedad. h = altura de la columna Hg h

14 Unidades de presión 1 Pa = 1N/m2 = Kg/m.seg2
La altura de la columna de mercurio a nivel del mar es de 760 mm de Hg  P(atmosférica) = 760 mm Hg 1 atm 1mm Hg 1 Torr  1 atm 760 Torr La unidad en el SI es el Pascal: 1 Pa = 1N/m2 = Kg/m.seg2 UNIDADES CONVENCIONALES 1 bar = 105 Pa = 100 KPa 1 atm = 760 Torr = 760 mm Hg 1 atm = 1, Pa = 1013,25 hPa

15 Manómetros Si Pgas < Patm Pgas + Ph2 = Patm. Si Pgas > Patm
Pgas = Patm + Ph2.

16 Ley de Boyle

17 Presión, P LEY DE BOYLE P  1/V  P= cte/V P.V = cte (a T y n = cte)
Volumen, V 1 / Volumen, 1/V Menor volumen, mayor presión Mayor volumen, menor presión

18 Volumen, V Volumen, V Temperatura, T Temperatura, T
LEY DE CHARLES Y GAY – LUSSAC En condiciones de P y n constante V = CTE. T o V/T = CTE Volumen, V Temperatura, T Menor temperatura, menor volumen Volumen, V Temperatura, T En la escala Kelvin:0 K = -273,15 C

19 Ley de Avogadro V ∝n P y T ctes CNTP: 1 atm, 273 K Recordar :
1 mol de cualquier gas en condiciones estándar de P y T ocupa un volumen de 22,4 litros

20 LEY DEL GAS IDEAL Cómo consecuencia de las observaciones hechas por:
Boyle: V ~ 1/P Charles: V ~ T V ~ n.T/P Avogadro: V ~ n Por lo que: PV = n.R.T R = constante = 0,082 atm.l/mol.K = 8, ergios/K.mol Podemos determinar a partir de esta ley: 1.- El peso molecular de una dada sustancia gaseosa 2.- Densidad del gas.

21 Ley de Dalton de las presiones parciales
Las leyes de los gases se aplican a las mezclas de gases. Presión parcial: Cada componente de una mezcla de gases ejerce una presión igual a la que ejercería si estuviese él sólo en el recipiente.

22 Presión parcial Ptot = PA + PB + PC + …

23 Cálculo de las presiones parciales a partir de fracciones molares
ni ntot = i Recuerde: Para un gas húmedo: PT = Pgas seco + Pvapor de agua

24 Amagat: volúmenes parciales

25 Ley de Amagat: volúmenes parciales
Aplicable a gases ideales al igual que Dalton La diferencia con Dalton, es que en este caso, los gases se colocan “a la presión total en que se hallaba la muestra”. Por lo tanto los volúmenes que tendrán dependerán de cada gas en particular, y en especial de sus números de moles.

26 TEORÍA CINÉTICO MOLECULAR
Se las considera infinitamente pequeñas Muchas moléculas en movimiento continuo y desordenado Las partículas del gas se mueven en línea recta hasta que colisionan Las fuerzas de atracción y repulsión entre las partículas son despreciables

27 TEORÍA CINÉTICO MOLECULAR
La energía puede transferirse de una partícula a la otra durante las colisiones, pero si la temperatura se mantiene constante, la energía cinética promedio no cambia. EC  T (absoluta) ½ m v2 = cte.T (absoluta)

28 IMAGEN DE UN GAS ENCERRADO EN UN RECIPIENTE

29 Comportamiento del O2 a diferentes temperaturas

30 LEY DE GRAHAM DE LA DIFUSIÓN Y DE LA EFUSIÓN
DIFUSIÓN EFUSIÓN Si el recipiente que contiene el gas presenta pequeños poros (por donde el gas se puede escapar), esto se denomina EFUSIÓN. Si se ponen en contacto dos gases, las partículas de uno se mezclan rápidamente con las del otro y viceversa. Este fenómeno se denomina DIFUSIÓN.

31 LEY DE GRAHAM DE LA DIFUSIÓN Y DE LA EFUSIÓN
  · En iguales condiciones de P y T, las velocidades de difusión de las sustancias gaseosas son inversamente proporcionales a la raíz cuadrada de sus masas molares ·  La velocidad de efusión está también dada por la ley de Graham  · Por otra parte, la velocidad de efusión de un gas es inversamente proporcional al tiempo que tarda el gas en afluir a través de una barrera porosa. A < masa molar < tiempo de efusión A < tiempo de efusión > velocidad de efusión.

32 Comportamiento de los gases reales

33 Desviación del comportamiento ideal – Ecuación de van der Walls
Altas Presiones y Bajas Temperaturas Los gases se apartan de las condiciones ideales Altas Presiones Bajas Temperaturas

34 Comportamiento de los gases reales

35 Ecuación de van der Walls
Término de corrección debido a F intermoleculares Término de corrección debido al volumen finito de las moléculas

36 Comportamiento de las moléculas en un gas real y efecto sobre la presión

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38 Gases reales. Ejemplos de constantes

39 Modelo de los líquidos Las fuerzas de atracción entre las partículas son mayores que en los gases, por lo tanto, los espacios entre ellas son menores y, en consecuencia, se mueven a menor velocidad. La intensidad de las fuerzas de atracción no permiten que las partículas se separen y mantiene constante el volumen. Las partículas pueden deslizarse unas sobre otras, por lo cual los líquidos fluyen y se derraman modificando su forma. Las moléculas de la superficie de los líquidos solo son atraídas por las del interior de los mismos, por lo tanto forman una especie de película llamada tensión superficial. Las moléculas del líquido ejercer fuerzas de atracción que están relacionadas con otra propiedad de los líquidos llamada Viscosidad.

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45 Modelo de los sólidos Las fuerzas de atracción son muy intensas, los espacios entre las partículas muy pequeños y, en consecuencia las partículas carecen de movimientos de traslación. Al no tener movimiento de traslación, la forma permanece constante al igual que el volumen. Las partículas constituyentes ocupan posiciones fijas y solo realizan movimientos vibratorios alrededor de un punto fijo. En algunos, las partículas están distribuidas en forma ordenada en todas las direcciones del espacio, adoptando determinadas formas geométricas (cubo, prisma, etc). Esto se denomina estructura cristalina.

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47 FUERZAS ENTRE LAS PARTICULAS PROPIEDADES EJEMPLOS
TIPO DE SOLIDOS FORMA DE LAS PARTICULAS UNITARIAS FUERZAS ENTRE LAS PARTICULAS PROPIEDADES EJEMPLOS Molecular Átomos o moléculas Dispersión (London), fuerzas dipolo-dipolo,puentes de hidrógeno Blandos, puntos de fusión de bajo a moderadamente altos, baja conductividad térmica y eléctrica Ar, CH4, hielo seco CO2, sacarosa (C12H22O11) Red covelente Átomos conectados en una red de enlaces covalentes Enlaces covalentes Muy duros, punto de fusión muy alto, baja conductividad térmica y eléctrica Diamante, C; Cuarzo, SiO2 Iónico Iones negativos y positivos Atracciones electrostáticas Duros y quebradizos, alto punto de fusión, baja conductividad térmica y eléctrica Sales típicas: NaCl, Ca(NO3)2 Metálico Átomos Enlaces metálicos Desde blandos hasta duros, punto de fusión desde bajo hasta alto, excelente conductividad térmica y eléctrica, maleables y dúctiles Elementos metálicos: Cu, Fe, Al, W

48 Estructuras de los sólidos cristalinos

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50 Disolución de NaCl en agua

51 SÓLIDOS CRISTALINOS Tipos de cristales Cristales covalentes
2 alótropos de carbón Cgrafito y Cdiamante

52 Otros sólidos: Grafito

53 Leyes de los gases Boyle y Mariotte Gay – Lussac
Avogadro: volúmenes iguales de diferentes gases en las mismas condiciones de P y T tienen el mismo número de moles Graham: ley de difusión o efusión Dalton: presiones parciales Amagat: volúmenes parciales

54 Boyle (V = 1/P) a T=ctte

55 Gay – Lussac: V ~ T a P ctte
V1 = V0 + V0.α . t1 o V1 = V0 (1+ α . T1) siendo α (alfa) el coeficiente de dilación de un gas que es igual a 1/273 Y como para otra temperatura V2 = V0 + V0.α . T2 o V2 = V0 (1 + α . T2) Dividiendo miembro a miembro ambas ecuaciones, queda

56 Gay – Lussac: V ~ T a P ctte

57 Graham: difusión o efusión de los gases

58 Graham

59 Dalton: presiones parciales

60 Amagat: volúmenes parciales

61 Ecuación de estado de los gases ideales

62 Ecuación General de los Gases Ideales

63 Estructuras de los sólidos
cristalinos

64 FUERZAS ENTRE LAS PARTICULAS PROPIEDADES EJEMPLOS
TIPO DE SOLIDOS FORMA DE LAS PARTICULAS UNITARIAS FUERZAS ENTRE LAS PARTICULAS PROPIEDADES EJEMPLOS Molecular Átomos o moléculas Dispersión (London), fuerzas dipolo-dipolo,puentes de hidrógeno Blandos, puntos de fusión de bajo a moderadamente altos, baja conductividad térmica y eléctrica Ar, CH4, hielo seco CO2, sacarosa (C12H22O11) Red covelente Átomos conectados en una red de enlaces covalentes Enlaces covalentes Muy duros, punto de fusión muy alto, baja conductividad térmica y eléctrica Diamante, C; Cuarzo, SiO2 Iónico Iones negativos y positivos Atracciones electrostáticas Duros y quebradizos, alto punto de fusión, baja conductividad térmica y eléctrica Sales típicas: NaCl, Ca(NO3)2 Metálico Átomos Enlaces metálicos Desde blandos hasta duros, punto de fusión desde bajo hasta alto, excelente conductividad térmica y eléctrica, maleables y dúctiles Elementos metálicos: Cu, Fe, Al, W

65 P . V = n . R . T

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