ESTADOS DE AGREGACION DE LA MATERIA

Estado de Agregación Gas

Se denomina gas al estado de agregación de la materia que no tiene forma ni volumen propio. Su principal composición son moléculas no unidas, expandidas y con poca fuerza de atracción, haciendo que no tengan volumen y forma definida, provocando que este se expanda para ocupar todo el volumen del recipiente que la contiene.
Ley general de los gases [editar]Artículo principal: Ley de los gases idealesExisten diversas leyes que relacionan la presión, el volumen y la temperatura de un gas.
Ley de Boyle - Mariotte [editar]Cuando el volumen y la presión de una cierta cantidad de gas es mantenida a temperatura constante, el volumen será inversamente proporcional a la presión: PV=K (Donde K es constante si la temperatura y la masa del gas permanecen constantes).
Cuando aumenta la presión, el volumen disminuye; si la presión disminuye el volumen aumenta. El valor exacto de la constante k , no es necesario conocerlo para poder hacer uso de la Ley; si consideramos las dos situaciones, manteniendo constante la cantidad de gas y la temperatura, deberá cumplirse la relación:
P1V1=P2V2
Ley de Charles [editar]A una presión dada, el volumen ocupado por un gas es directamente proporcional a su temperatura.
Matemáticamente la expresión es:
Por lo tanto, el volumen disminuye junto con la presión al disminuir la temperatura
Ley de Gay-Lussac [editar]La presión de un gas que se mantiene a volumen constante, es directamente proporcional a la temperatura:
Es por esto que para poder envasar gas, como gas licuado, primero se ha de enfriar el volumen de gas deseado, hasta una temperatura característica de cada gas, a fin de poder someterlo a la presión requerida para licuarlo sin que se sobrecaliente, y, eventualmente, se congelará y no podrá hacerse líquido. Ésta es una función muy importante, ya que con cualquier otra ley puede seguir siendo líquido, excepto por la ley de Gay-Lussac.
Ley de los gases ideales [editar]Artículo principal: Ley de los gases idealesLas tres leyes mencionadas pueden combinarse matemáticamente en la llamada ley general de los gases. Su expresión matemática es:
PV = nRT siendo P la presión, V el volumen, n el número de moles y R la constante universal de los gases ideales.
El valor de R depende de las unidades que se estén utilizando:
R = 0,082 atm·l·K-1·mol-1 si se trabaja con atmósferas y litros R = 8,31451 J·K-1·mol-1 si se trabaja en Sistema Internacional de Unidades De esta ley se deduce que un mol de gas ideal ocupa siempre un volumen igual a 22,4 litros a 0 °C y 1 atmósfera. Estos gases, al llegar a calentarse y encontrarse en un recipiente cerrado, pueden explotar y quemar lo que esté a 10.32 metros de distancia.
Gases reales [editar]Si se quiere afinar más o si se quiere medir el comportamiento de algún gas que escapa al comportamiento ideal habrá que recurrir a las ecuaciones de los gases reales que son variadas y más complicadas cuanto más precisas.
Los gases reales no se expanden infinitamente, sino que llegaría un momento en el que no ocuparían más volumen. Esto se debe a que entre sus átomos/moléculas se establecen unas fuerzas bastante pequeñas, debido a los cambios aleatorios de sus cargas electrostáticas, a las que se llama fuerzas de Van der Waals.
El comportamiento de un gas suele concordar más con el comportamiento ideal cuanto más sencilla sea su fórmula química y cuanto menor sea su reactividad, tendencia a formar enlaces. Así, por ejemplo, los gases nobles al ser monoatómicos y tener muy baja reactividad, sobre todo el helio, tendrán un comportamiento bastante cercano al ideal. Les seguirán los gases diatómicos, en particular el más liviano hidrógeno. Menos ideales serán los triatómicos como el dióxido de carbono, el caso del vapor de agua aún es peor ya que la molécula al ser polar tiende a establecer puentes de hidrógeno lo que aún reduce más la idealidad. Dentro de los gases orgánicos el que tendrá un comportamiento más ideal será el metano perdiendo idealidad a medida que se engrosa la cadena de carbono. Así el butano es de esperar que tenga un comportamiento ya bastante alejado de la idealidad. Esto es porque cuanto más grande es la partícula fundamental constituyente del gas, mayor es la probabilidad de colisión e interacción entre ellas, factor que hace disminuir la idealidad. Algunos de estos gases se pueden aproximar bastante bien mediante las ecuaciones ideales mientras que en otros casos hará falta recurrir a ecuaciones reales muchas veces deducidas empíricamente a partir del ajuste de parámetros.
También se pierde la idealidad en condiciones extremas, altas presiones o bajas temperaturas. Por otra parte, la concordancia con la idealidad puede aumentar si trabajamos a bajas presiones o altas temperaturas. También por su estabilidad química.
Comportamiento de los gases [editar]Para el comportamiento térmico de partículas de la materia existen cuatro cantidades medibles que son de gran interés: presión, volumen, temperatura y masa de la muestra del material.
Cualquier gas se considera como un fluido, porque tiene las propiedades que le permiten comportarse como tal.
Sus moléculas, en continuo movimiento, logran colisionar las paredes que los contiene y casi todo el tiempo ejercen una presión permanente. Como el gas se expande, la energía intermolecular (entre molécula y molécula) hace que un gas, al ir añadiéndole energía calorífica, tienda a aumentar su volumen.
Un gas tiende a ser activo químicamente debido a que su superficie molecular es también grande, es decir entre cada partícula se realiza mayor contacto, haciendo más fácil una o varias reacciones entre las sustancias.
Para entender mejor el comportamiento de un gas siempre se realizan estudios con respecto al gas ideal aunque este en realidad nunca existe y las propiedades de este son:
Un gas está constituido por moléculas de igual tamaño y masa, pero una mezcla de gases diferentes, no. Se le supone con un número pequeño de moléculas, así su densidad es baja y su atracción molecular es nula. El volumen que ocupa el gas es mínimo, en comparación con el volumen total del recipiente. Las moléculas de un gas contenidas en un recipiente, se encuentran en constante movimiento, por lo que chocan, ya entre sí o contra las paredes del recipiente que las contiene. Para explicar el comportamiento de los gases, las nuevas teorías utilizan tanto la estadística como la teoría cuántica, además de experimentar con gases de diferentes propiedades o propiedades límite, como el UF6, que es el gas más pesado conocido.
Un gas no tiene forma ni volumen fijo; se caracteriza por la casi nula cohesión y a la gran energía cinética de sus moléculas, las cuales se mueven.

http://es.wikipedia.org/wiki/Gas

Ejercicios

1. ¿Por qué cuando calientas agua ,después de un cierto tiempo, ésta empieza a cambiar de estado y como se llamaría este cambio de estado y que tipo de cambio sería?
2.¿Que diferencia existe entre gas y vapor?

Estado de agregacion liquido

Para todo gas hay una temperatura en particular a la cual las fuerzas intermoleculares toman suficiente intensidad como para que las moléculas condensen, formando un nuevo estado: el líquido.
- Características del Estado Líquido:En los gases las moléculas se mueven rápidamente y en forma desordenada. En los sólidos, se mantienen juntas y en posiciones ordenadas. En cambio en los líquidos, es una forma intermedia entre ambos, las moléculas se mueven más lentamente que en los gases; pero las fuerzas intermoleculares las mantiene juntas dentro de un volumen definido. No obstante, la velocidad con que se mueven éstas, les impide formar un retículo cristalino (que sí se da en los sólidos),es por ello que un líquido retiene su volumen pero no su forma, es decir, que adquieren la forma del recipiente que los contiene.
Un cambio de P casi no altera a los líquidos, puesto que hay poco espacio entre sus moléculas; en cambio un aumento en la T °, modifica ligeramente su volumen, por lo que la densidad del líquido disminuye.
- Difusión:Dos líquidos que son mutuamente solubles, se difundirán el uno en el otro al juntarlos. La velocidad de difusión dependerá de las densidades de los mismos pero siempre serán menores a la de los gases. Esto es debido a que las moléculas de los líquidos están relativamente juntas, por lo tanto una molécula de un líquido sufre muchos choques con las otras en un período dado, lo que alienta el proceso de difusión.
Tensión Superficial:Las moléculas superficiales están sometidas a fuerzas que las atraen hacia el interior de los líquidos. Es como si la superficie de los mismos estuviesen sometidos a una constante tensión,parecido a cuando una piel estrecha esta recubriendo una superficie.
A este fenómeno se lo denomina tensión superficial y es una de las causas por la cual los líquidos tienden a adoptar la forma geométrica más simple,o sea la esfera (es el caso de las gotas de líquido en caída libre).
La medición de dicha tensión superficial se realiza a través de la experiencia del "capilar", en donde se observa el escalamiento de una semiesfera de líquido retenida dentro de un tubo capilar, del cual debe conocerse su radio para lograr así obtener el Coeficiente de Tensión Superficial (?) :
? =½.h.g.d.rDonde: h: es la altura que ha ascendido la semi-burbúja.d: es la densidad del líquido.r: es el radio del tubo capilar.
- Viscosidad:Es la resistencia que presentan los líquidos al movimiento, o podría decirse también que forma parte de un rozamiento interno del mismo, pues es una propiedad que se opone al movimiento de capas adyacentes que se alojen dentro del seno del mismo.
Cuando un cuerpo de inserta dentro del seno de un líquido, la viscosidad hace que su velocidad no sea nula en su estadía dentro de él, sino que adquiere una v = constante cuando la fuerza de gravedad equilibra la fuerza que realiza la viscosidad para sacarlo del líquido.
Para los cálculos de viscosidad en diferentes líquidos normalmente se utiliza la Fórmula de Stokes, que para una esfera de radio "r" que cae a v = constante será:
v = 2.g.r ².(d ´- d)/9. µ
Donde: M : es el Coeficiente de Viscosidad del Líquido.d ´: es la densidad de la esfera.d : es la densidad del líquido.
NOTA: Generalmente sucede que la d ´>> d por lo que la fórmula se ve reducida a:
v = 2.g.r ².d ´/9. µ La medición de la viscosidad se realiza indirectamente a través de una medición de tiempos de caída de un mismo objeto dentro de dos sustancias: una de viscosidad conocida y otra que será la que averiguaremos por medio de la fórmula:
t = µ /d ® µ = t. d NOTA: la Viscosidad Cinemática (v) es la relación que existe entre la Viscosidad Absoluta y la Densidad del Líquido:
v = µ/d La relación de la Viscosidad con la T °, viene dada exponencialmente a través de la fórmula:
µ = A.e E/(R*T)donde vemos que la viscosidad disminuye a medida que la T ° aumenta. También debemos decir que A y E son ctes. que dependen del líquido usado.
- Evaporación:Las moléculas de un líquido tienen Energías Cinéticas que se distribuyen muy ampliamente y cuyo promedio queda determinado según la T °. Esta energía cambia cuando las moléculas chocan entre sí, o sea que pueden tener energías altas y bajas en cualquier momento. Es por ello que las moléculas ubicadas en la superficie de los líquidos poseen mayor Energía que el resto, es decir que escapan a las fuerzas de atracción de las otras moléculas, pudiendo así, escapar al exterior (transformandosé en estado gaseoso) mediante la ayuda de calor exterior. Este proceso de "escape" se lo denomina Evaporación o Vaporización.
La energía que reciben éstas moléculas para escapar hacia el exterior se denomina Calor o Entalpía de Vaporización. Al producirse este escape de moléculas, la energía media de las mismas que quedaron en el líquido baja, por lo que la temperatura del mismo disminuye. Al evaporarse los líquidos de un sistema abierto, el calor fluye desde el exterior hacia la sustancia, para mantener su T °. De esta forma continúa el proceso de evaporación del líquido, pues se inserta energía a las moléculas más superficiales, con lo que vuelven a escapar.
La velocidad de evaporación de un líquido aumenta cuando aumenta la T ° del mismo, pues existen mayor cantidad de moléculas con energía suficiente como para ubicarse cerca de la superficie y evaporarse.
NOTA: La evaporación de líquido continúa hasta la eliminación del mismo, pues no existe restricción hacia el gas evaporado del mismo.
- Presión de Vapor:Al restringirse la vaporización de un líquido, hay que considerar el proceso inverso al mismo: la condensación. Este proceso consiste en el pasaje de las moléculas evaporadas a su estado original, el líquido.
Cuando las velocidades de vaporización y de condensación son iguales (a una T ° = constante) se dice que el líquido está en equilibrio con su vapor, lo que significa que el vapor está saturado y la presión que ejerce el vapor en dicho estado de equilibrio se denomina Presión de Vapor (pv). Debe de notarse que a T ° = constante y siendo el mismo líquido, las pv son iguales a pesar de que los volúmenes de vapor y líquido sean diferentes. Esto demuestra que la pv sólo depende de la T °.
Cuando la Pv es igual a la P externa , se forman burbujas en el interior del líquido. Este es el Punto de Ebullición del mismo (allí la T ° del líquido se mantiene constante durante la ebullición del mismo). Si la P externa = 1 atm, la T ° del líquido en ese instante es el Punto de Ebullición Normal del mismo.
NOTA: Recordemos que según la ley de presiones parciales de Dalton, en un recipiente con vapor será:
P atmosférica = Pv + PH2O

http://es.wikipedia.org/wiki/liquido

Ejercicios

1.¿Cuál es la diferencia entre calor y temperatura?
2. ¿Donde hierve más rápido un liquido, a nivel del mar o a nivel de la Ciudad de México? Explique.

Estados de agregación Sólido

La materia puede aparecer en tres estados de agregación: sólido, líquido y gaseoso.
En el estado sólido los cuerpos tienen un volumen casi invariable (incompresibilidad) debido a que sus partículas (átomos, iones o moléculas) están prácticamente en contacto, por lo cual no se pueden aproximar más.
La forma de los sólidos es también invariable, porque sus partículas están perfectamente ordenadas ocupando posiciones fijas en estructuras tridimensionales repetitivas llamadas cristales. Las partículas no están quietas en sus posiciones sino que vibran sin cesar, tanto más intensamente cuanto mayor es la temperatura. Si ésta llega a ser lo suficientemente alta (temperatura de fusión) las partículas pierden sus posiciones fijas y, aunque siguen muy juntas, desaparece la estructura cristalina, exclusiva de los sólidos, para transformarse en líquidos.
Una sustancia en estado sólido puede adoptar distintas estructuras cristalinas, que corresponden a más de una forma de agruparse los átomos.
Según sean las condiciones, los copos de nieve pueden adoptar formas diferentes.

La física del estado sólido es la disciplina que estudia cómo emergen las propiedades físicas de los sólidos a partir de la estructura interna de los mismos. Esto incluye los semiconductores y la superconductividad. La física del estado sólido es una rama de la física de la materia condensada. La mecánica de sólidos deformables estudia propiedades macroscópicas los sólidos desde la perspectiva de la mecánica de medios continuos (tensión, deformación, magnitudes termodinámicas, etc.) y, por tanto, ignora la estructura atómica interna porque para cierto tipo de problemas esta no es relevante. La ciencia de los materiales se ocupa principalmente de las propiedades de los sólidos como su estructura y transformaciones de fase. La química del estado sólido se especializa en la síntesis de nuevos materiales. Manteniendo constante la presión, a baja temperatura los cuerpos se presentan en forma sólida tal que los átomos se encuentran entrelazados formando generalmente estructuras cristalinas, lo que confiere al cuerpo la capacidad de soportar fuerzas sin deformación aparente. Son, por tanto, agregados generalmente rígidos, incomprensibles, duros y resistentes. Poseen volumen constante y no se difunden, ya que no pueden desplazarse.
Los sólidos presentan propiedades específicas:
Elasticidad: Un sólido recupera su forma original cuando es deformado. Un elástico o un resorte son objetos en los que podemos observar esta propiedad. Fragilidad: Un sólido puede romperse en muchos pedazos (quebradizo). Dureza: Un sólido es duro cuando no puede ser rayado por otro más blando. El diamante es un ejemplo de sólido con dureza elevada. El sólido más ligero conocido es un material artificial, el aerogel, que tiene una densidad de 1,9 mg/cm³, mientras que el más denso es un metal, el osmio (Os), que tiene una densidad de 22,6 g/cm³. Las moléculas de un sólido tienen una gran cohesión y adoptan formas bien definidas.

http://es.wikipedia.org/wiki/solido

Ejercicios

1.¿Como son las fuerzas de cohesión en un sólido?
2.¿Cuáles son las características de un sólido?

La materia puede aparecer en tres estados de agregación: sólido, líquido y gaseoso.
En el estado sólido los cuerpos tienen un volumen casi invariable (incompresibilidad) debido a que sus partículas (átomos, iones o moléculas) están prácticamente en contacto, por lo cual no se pueden aproximar más.
La forma de los sólidos es también invariable, porque sus partículas están perfectamente ordenadas ocupando posiciones fijas en estructuras tridimensionales repetitivas llamadas cristales. Las partículas no están quietas en sus posiciones sino que vibran sin cesar, tanto más intensamente cuanto mayor es la temperatura. Si ésta llega a ser lo suficientemente alta (temperatura de fusión) las partículas pierden sus posiciones fijas y, aunque siguen muy juntas, desaparece la estructura cristalina, exclusiva de los sólidos, para transformarse en líquidos.
Una sustancia en estado sólido puede adoptar distintas estructuras cristalinas, que corresponden a más de una forma de agruparse los átomos.
Según sean las condiciones, los copos de nieve pueden adoptar formas diferentes.