La teoría atómico-molecular de la materia Dpto. Física y Química La teoría atómico-molecular de la materia ¿Cómo son los materiales por dentro? ¿Por qué existe una diversidad tan grande de materiales? ¿Cómo pueden desaparecer materiales y crearse otros nuevos en las reacciones químicas? Teoría atómico-molecular de la materia

Características de los gases Tienen masa definida, pero no volumen ni forma propios Se difunden Se dilatan y contraen Se comprimen y expanden fácil “Ejercen” presión sobre las paredes

Hipótesis de la teoría cinético-molecular (aplicada a los gases) Todos los materiales están formados por partículas muy pequeñas: moléculas Las moléculas no son todas iguales: cada sustancia está formada por un tipo de molécs Las moléculas de un gas están en continuo movimiento Entre las moléculas hay grandes espacios vacíos

Magnitudes que definen el estado de un gas Depende de... Masa (kg) Volumen (m3) (=103L) Temperatura (K) (=273+ºC) Presión (Pa=J/m3=N/m2) (atm=1.03·105 Pa) Número de molécs y masa de cada una Número de molécs y espacio entre ellas Energía cinética media de cada moléc Energía en cada unidad de volumen (nº e intensidad de choques en cada unidad de superficie)

Leyes de los gases (perfectos) Ecuación general: P·V = C·N·T Si el sistema es cerrado (N cte), entonces: P·V/T = P’·V’/T’ Si el sistema es cerrado y la T constante: P·V = P’·V’ Si el sistema es cerrado y la P constante: V/T = V’/T’ Si el sistema es cerrado y V constante: P/T = P’/T’

La materia condensada: sólidos y líquidos Las moléculas se encuentran bastante más juntas: su acción mutua es mayor que en los gases Líquidos: estructura desordenada, y las moléculas se desplazan Sólidos: estructura ordenada, y las moléculas sólo vibran. Cambios de estado: CAMBIOS FÍSICOS

La teoría molecular no es suficiente Sustancias puras compuesto: desaparecen sustancias y aparecen otras nuevas Agua Hidrógeno y Oxígeno ¿Dónde estaban antes el hidrógeno y el oxígeno? ¿dónde ha ido a parar el agua? ¿Porqué las sustancias simples no se pueden descomponer?

Teoría atómica de Dalton Cada molécula de una sustancia simple está formada por uno o más átomos idénticos. Cada molécula de una sustancia compuesto está formada por dos o más átomos que no son todos iguales

Teoría atómica de Dalton La materia está formada por átomos Existen distintos tipos de átomos (116), según su masa y otras propiedades Cada tipo de átomo es un elemento. Todos los átomos de un mismo elemento son iguales entre sí Los átomos son inmutables, no pueden transformarse unos en otros

Teoría atómica de Dalton Los átomos se agrupan en distintas proporciones (relación numérica sencilla) para formar distintas moléculas: A, A2, A3, AB, A2B, AB2, A2B3, AB2C ... Regla de máxima simplicidad En las reacciones químicas los átomos no se destruyen, sólo que se agrupan de distinta forma H2O H2 + O2

CH4 C + 2H2 Por cada moléc de C que se crea, aparecen dos molécs de H2 En 3,89 g de H2 habrá doble nº de molécs que en 11,67 g de C En 1,95 g de H2 habrá igual nº de molécs que en 11.67 g de C mmoléc C/ m moléc H2 = 11,67/1,95 = 6,0 La masa de una moléc de C es 6 veces la de una moléc de H2 La masa atómica del C es 12 veces mayor que la masa atómica del H mat C = 12 uma

Principio de conservación de la masa La masa total de las sustancias que intervienen en una reacción química que se produce en un recipiente cerrado es constante en cualquier momento del proceso La suma de las masas de los reactivos que han reaccionado es igual a la suma de las masas de los productos

Ley de las proporciones constantes (Proust) Siempre que reaccionan dos sustancias para dar otra nueva sustancia (determinada), las masas que reaccionan se encuentran siempre en la misma proporción. Lo mismo sucede al descomponer un compuesto.

Óxido de carbono que se forma Ej. 27, p. 203 Carbono que reacciona (g) Oxígeno que reacciona Óxido de carbono que se forma 6 16 3 16.5

Óxido de carbono que se forma Ej. 27, p. 203 Carbono que reacciona (g) Oxígeno que reacciona Óxido de carbono que se forma 6 16 22 3 8 11 4.5 12 16.5

C + O2 CO2 Ar(C) = 12 Ar(O) = 16 Mr(C) = 12 Mr(O2) = 32 Por cada moléc de C que reacciona, lo hace 1 moléc de O2 32 g de O2 reaccionan con 12 g de C 2,667 g de O2 reaccionan con 1 g de C (Ley proporciones constantes) 266,7 g de O2 reaccionan con 100 g de C (Ley proporciones ctes.) Se obtendrán entonces: 366,7 g CO2 (Ppio. de conservación de la masa)

Éxitos de la teoría molecular Explicar la diferencia de comportamiento de mezclas y sustancias puras Explicar la diferencia de comportamiento de sólidos, líquidos y gases Explicar el comportamiento de los gases, en especial sus leyes cuantitativas Explicar la ley de Avogadro (én el mismo volumen de distintos gases siempre hay el mismo número de moléculas)

Éxitos de la teoría atómico-molecular Explica la diferencia entre sustancias simples y compuesto. Explica cómo se producen las reacciones químicas, y algunas de sus leyes: conservación de la masa proporciones constantes volúmenes de combinación proporciones múltiples Pueden medirse masa atómicas relativas, elaborar el S.P....

Preguntas pendientes (sobre el SP) ¿A qué se debe la periodicidad de las propiedades de los elementos químicos? ¿Por qué elementos de masa atómica tan distinta tienen propiedades tan parecidas? ¿Por qué elementos de masa atómica tan parecida tienen propiedades tan distintas?

Dpto. Física y Química Preguntas pendientes ¿Cómo se enlazan unos átomos con otros?, ¿cómo se enlazan unas moléculas con otras? ¿Cómo se nombran y se escriben las sustancias compuesto (compuestos químicos)? ¿Cómo es el átomo por dentro? Teoría atómico-molecular de la materia