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Estados de la materia
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• Los estados de la materia (sólido, líquido y gas) exhiben propiedadesque facilita el poder distinguir entre ellas. Cuatro de estas propiedades
son: densidad, forma, compresibi lidad, y expansión termal.
DENSIDAD
• Densidad es igual a la masa de una muestra dividida por elvolumen que ocupa esa muestra.
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OTRAS PROPIEDADES FISICAS
• FORMA▫ La forma que la materia tenga depende del estado físico de
ésta.
• COMPRESIBILIDAD▫ Compresibilidad es el cambio en volumen de una muestra de la
materia como resultado de un cambio en presión actuando sobre
la muestra.
• EXPANSION TERMAL▫ Expansión termal es el cambio en volumen de una muestra de
la materia como resultado de un cambio en la temperatura de la
muestra.
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LAS LEYESDEL GAS IDEAL
Todos los gases se comportan idealmente
cuando están en condiciones de presión(P) y temperatura (T) alejadas del pasaje a
líquido (alta T y baja P), cumpliendo las
leyes de Boyle y Charles-Gay Loussac.
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En estado gaseoso las partículas son independientes unas deotras, están separadas por enormes distancias con relación asu tamaño.
Las partículas de un gas se mueven contotal libertad y tienden a ocupar todo el
volumen del recipiente que los contiene.
Las partículas de un gas se encuentran enconstante movimiento en línea recta y cambian de dirección cuando chocanentre ellas y con las paredes delrecipiente.
Estado gaseoso
Cl2 gaseoso
HCl y NH3 gaseosos
Estado gaseoso
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Un gas queda definido por cuatro variables:
Cantidad de sustancia
Volumen
Presión
Temperatura
moles
l, m3, …
atm, mm Hg o torr, Pa, bar
ºC, K
Unidades:
1 atm = 760 mm Hg = 760 torr = 1,01325 bar = 101.325 Pa
K = ºC + 273
1l = 1dm3
Medidas en gases
Leyes de los gasesLey de Avogadro
El volumen de un gas es
directamente proporcional a la cantidad de
materia (número de moles), a presión y
temperatura constantes.
A presión y temperatura constantes,
volúmenes iguales de un mismo gas o gases diferentes
contienen el mismonúmero de moléculas.
V α n (a T y P ctes)
V = k.n
V ( L )
n
frances
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Modelo Molecular para la Ley de
Avogadro V = K n (a T y P ctes)
La adición de más partículas provoca un aumento de los choques contralas paredes, lo que conduce a un aumento de presión, que desplaza el
émbolo hasta que se iguala con la presión externa. El proceso global
supone un aumento del volumen del gas.
Teoría cinética de los gases
Ley de Boyle y Mariotte
El volumen de un gas es inversamente
proporcional a la presión que soporta (a
temperatura y cantidad de materia
constantes). V α 1/P (a n y T ctes) V = k/P
Transformación isotérmica
gráfica
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Leyes de los gases
Ley de Boyle y
Mariotte
Modelo Molecular para la Ley de Boyle yMariotte
V = K 1/P (a n y T ctes)
El aumento de presión exterior origina una disminución del volumen, que
supone el aumento de choques de las partículas con las paredes del
recipiente, aumentando así la presión del gas.
Teoría cinética de los gases
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Leyes de los gases
Ley de Charles y Gay-Lussac
(1ª)
El volumen de un gas es directamente
proporcional a la temperatura absoluta (a
presión y cantidad de materia constantes). V α T (a n y P ctes)
V = k.T
A P = 1 atm y T = 273 K, V = 22.4 l para cualquier gas.
El volumen se hace cero a 0 K
Transformación isobárica gráfica
Leyes de los gases
Ley de Charles y Gay-Lussac (1ª)
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Leyes de los gases
Ley de Charles y Gay-Lussac
(2ª)
La presión de un gas es directamente
proporcional a la temperatura absoluta (a
volumen y cantidad de materia constantes).P a T (a n y V ctes)
P = k.T
Transformación isócora
P ( a t m )
T (K)
Leyes de los gases
Ley de Charles y Gay-Lussac (2ª)
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Modelo Molecular para la Ley de Charles y Gay-
Lussac V = K T (a n y P ctes)
Al aumentar la temperatura aumenta la velocidad media de las partículas, ycon ello el número de choques con las paredes. Eso provoca un aumento
de la presión interior que desplaza el émbolo hasta que se iguala con la
presión exterior, lo que supone un aumento del volumen del gas.
Teoría cinética de los gases
Leyes de los gases
(a) Al aumentar la presión a volumen constante, la temperatura aumenta
(b) Al aumentar la presión a temperatura constante, el volumen disminuye
(c) Al aumentar la temperatura a presión constante, el volumen aumenta
(d) Al aumentar el número de moles a temperatura y presión constantes, el volumen aumenta
n p
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CALCULOS LEY DE GAS IDEAL
• Ejemplo : Una muestra de 50 lb de O2 (g) estáalmacenada en un tanque de 1,500L a una temperatura de
28oC. ¿Cuál es la presión del gas dentro del tanque an
atm?
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MEZCLA DE GASES
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DIFUSIÓN Y EFUSIÓN
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Efusión
Difusión
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LEY DE DIFUSIÓN DE GRAHAM
• “LA VELOCIDAD DE DIFUSIÓN DE UN GAS ES INVERSAMENTEPROPORCIONAL A LA RAÍZ CUADRADA DE SU DENSIDAD”
• A mayor densidad, mas le cuesta difundir al gas ( difunde a menor velocidad)
V d 1/ ½
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LEY DE HENRY
• LA SOLUBILIDAD DE UN GAS EN CIERTO LÍQUIDO, DISMINUYE AL AUMENTAR LATEMPERATURA
A mayor T: menor solubilidad de gases en líquidos
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CALCULOS
1.- Una cantidad de gas ocupa un volumen de 80 cm3 a una presión de 750
mm Hg. ¿Qué volumen ocupará a una presión de 1,2 atm. si la temperatura nocambia?
2.- El volumen inicial de una cierta cantidad de gas es de 200 cm3 a latemperatura de 20ºC. Calcula el volumen a 90ºC si la presión permanececonstante.
3.- Una cierta cantidad de gas se encuentra a la presión de 790 mm Hgcuando la temperatura es de 25ºC. Calcula la presión que alcanzará si latemperatura sube hasta los 200ºC.
4.- Disponemos de un recipiente de volumen variable. Inicialmente presentaun volumen de 500 cm3 y contiene 34 g de amoníaco. Si manteniendoconstante la P y la T, se introducen 68 g de amoníaco, ¿qué volumen
presentará finalmente el recipiente?P. a. (N)=14; P. a. (H)=1.
5.- Un gas ocupa un volumen de 2 l en condiciones normales. ¿Qué volumenocupará esa misma masa de gas a 2 atm y 50ºC?
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6.- Un recipiente cerrado de 2 l. contiene oxígeno a 200ºC y 2 atm.Calcula:• Los gramos de oxígeno contenidos en el recipiente.• Las moléculas de oxígeno presentes en el recipiente.• P. a.(O)=16.
7.- Tenemos 4,88 g de un gas cuya naturaleza es SO2 o SO3. Para resolverla duda, los introducimos en un recipiente de 1 l y observamos que lapresión que ejercen a 27ºC es de 1,5 atm. ¿De qué gas se trata?
P. a.(S)=32.P. a.(O)=16.
8.-Un mol de gas ocupa 25 l y su densidad es 1,25 g/l, a una temperatura y presión determinadas. Calcula la densidad del gas en condicionesnormales.
9.- Un recipiente contienen 100 l de O2 a 20ºC. Calcula: a) la presión delO2, sabiendo que su masa es de 3,43 kg. b) El volumen que ocupara esacantidad de gas en c.n.
10.- Calcula la fórmula molecular de un compuesto sabiendo que 1 l de su
gas, medido a 25ºC y 750 mm Hg de presión tiene una masa de 3,88 g yque su análisis químico ha mostrado la siguiente composición centesimal:C, 24,74 %; H, 2,06 % y Cl, 73,20 %.
P. a.(O)=16. P. a.(H)=1. P. a.(Cl)=35,5
11.- En un recipiente de 5 l se introducen 8 g de He, 84 g de N2 y 90 g de vapor de agua.
Si la temperatura del recipiente es de 27ºC. Calcular: a) Lapresión que soportan las paredes del recipiente. b) La fracción molar ypresión parcial de cada gas.
P. a. (He) = 4; P. a. (O) = 16; P. a. (N) = 14; P. a. (H) = 1.
12.- El aire contiene aproximadamente un 21 % de oxígeno, un 78 % denitrógeno y un 0,9 % de argón, estando estos porcentajes expresados enmasa. ¿Cuántas moléculas de oxígeno habrá en 2 litros de aire? ¿Cuál es lapresión ejercida si se mete el aire anterior en un recipiente de 0,5 l decapacidad a la temperatura de 25 ºC?
La densidad del aire = 1,293 g/l.P. a. (O) = 16. P. a. (N) =14. P. a. (P. a.) = 40.
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LIQUIDOS YSOLIDOS
Estados de la Materia
• En la naturaleza existen 3 estados en los cuales puede encontrarseun Sistema Material:
– Sólido, Líquido y Gas
• Cada estado posee caracterísIcas y propiedades diferentes:
– Como consecuencia de las fuerzas de interacción existentes entrelas disIntas moléculas que lo forman
• En general, los 3 estados pueden inter‐convertirse entre sí:
– Son transformaciones fisicas denominadas Cambios deEstado o Cambios de Fase
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Fuerzas Puente de Hidrógeno• Son un Ipo de interacción dipolo – dipolo de muy alta intensidad
– Solamente aparecen entre moléculas en las cuales hayun átomo de H enlazado covalentemente con un átomo muyelectronegaIvo (F, O y N )
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Propiedades de los Liquidos
• Tensión Superficial:
– Es la cantidad de energía requerida para aumentarla superficie expuesta por unidad de área
• Capilaridad:
– Elevamiento o descenso espontáneo de un líquidodentro de un capilar. Depende de la magnitud de:
• Fzas de Adhesión: atracción entre moléculas no afines
• Fzas de Cohesión: atracción entre moléculas afines
• Viscosidad:
– Resistencia de un fluido a fluir. Generalmentedisminuye cuando aumenta la temperatura
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TENSION SUPERFICIAL
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Viscocisad
Presion de Vapor
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Punto de Ebullicion
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• De acuerdo a su estructura tridimensional se los clasifica en:
– Cristalinos: Son aquellos que poseen orden de largoalcance. Sus átomos/moléculas/iones ocupan posiciones fijasdentro de una estructura rígida
• Es posible definir un N° de Coordinación (cantidad de vecinosque rodean a un átomo en una red cristalina)
– Amorfos: Carecen de una disposición tridimensionalregular de los átomos/moléculas que los forman
Solidos
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RESUMEN - SOLIDOS
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RESUMEN - SOLIDOS
REVISAR:
Propiedades de liquidos
Propiedades de solidos
Propiedades de los gases
Cambios de fase