ESTADOS DE LA MATERIA

ESTADOS DE LA MATERIA

La química se encarga del estudio de la materia.

La materia es el material físico del universo; es todo lo que tenga masa y ocupe espacio.

Una muestra de materia puede ser un gas, un líquido o un sólido. Estas tres formas de materia se conocen como estados de la materia y difieren en algunas de sus propiedades observables más simples. Un gas (también conocido como vapor) no tiene volumen o forma fija; en cambio, ocupa el volumen y toma la forma de su recipiente. Un gas puede comprimirse para que ocupe un volumen más pequeño o puede expandirse para que ocupe uno más grande. Un líquido tiene un volumen definido, independiente de su recipiente, pero no tiene forma específica. Un líquido toma la forma de la parte que ocupa del recipiente. Un sólido tiene tanto forma como volumen definidos. Ni los líquidos ni los sólidos pueden comprimirse de manera apreciable.

Las propiedades de los estados de la materia pueden comprenderse en el nivel molecular.

-En un gas las moléculas están muy separadas y se mueven a altas velocidades, colisionan repetidamente entre sí y con las paredes del recipiente. Al comprimir un gas disminuye el espacio entre las moléculas y se incrementa la frecuencia de las colisiones entre ellas, pero no altera el tamaño o la forma de éstas.

-En un líquido las moléculas están más cercanas unas de otras, pero aún se mueven rápidamente. Este rápido movimiento permite que se deslicen unas sobre otras; así, un líquido fluye con facilidad.

-En un sólido las moléculas están firmemente unidas entre sí, por lo general en arreglos definidos dentro de los cuales las moléculas sólo pueden moverse ligeramente de sus posiciones fijas.

El calentamiento de un gas ¿no puede transformarlo en un cuarto estado de la materia? Sí, se transforma en plasma. Langmuir estudió durante 15 años, en General Electric, la manera de prolongar la vida de las lámparas incandescentes. Hacia 1930, después de observar las extraordinarias propiedades de estos sistemas, llenos de partículas cargadas, los denominó plasmas.

Cuando un gas se calienta a temperaturas cercanas a los 10 000 grados, la energía cinética de las moléculas aumenta lo suficiente para que, al vibrar y chocar, las moléculas se rompan en átomos. A temperaturas más altas, los electrones se ionizan de los átomos y la sustancia se convierte en una mezcla de electrones e iones positivos: un plasma altamente ionizado.

Podría describirse un plasma como un gas conductor ionizado a alta temperatura, que en promedio es eléctricamente neutro.

Se requiere una enorme cantidad de energía para producir un plasma. Los llamados “plasmas fríos” se producen a temperaturas de 50 000 a 100 000 kelvin. Los “plasmas calientes”, el material del que están constituidas las estrellas, se mantienen a una temperatura entre 10 y 100 millones de kelvin. Así, aunque en la Tierra no abundan los plasmas (están en las lámparas incandescentes de vapor de Hg, Ne o Na, la aurora boreal) , Más del 99% de la materia del Universo se encuentra en ese 4º estado.

El control de este proceso abriría una fuente inagotable de energía.

Propiedades de la materia.

Masa: medida de las propiedades intrínsecas de un objeto:”tendencia de un cuerpo a permanecer en reposo si está quieto o a continuar moviéndose si se encuentra en movimiento”

Peso: es una fuerza. Puesto que la fuerza de gravedad puede cambiar el peso de un objeto no es constante, la masa sí. Peso es una fuerza = masa x aceleración de la gravedad = m x g.

Temperatura: indica el movimiento molecular. La T en °K de un gas es directamente proporcional a la energía cinética promedio de sus partículas.

Densidad : masa de disolución/ volumen de disolución

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Volumen : espacio que ocupa la materia, varía con la P y la T (S.I. en m3)

Presión: fuerza ejercida, en todas las direcciones, sobre una superficie determinada.

Presión atmosférica: la capa de aire ejerce presión sobre nosotros.

Punto de ebullición: cuando la presión de vapor de un líquido es igual a la presión externa que hay sobre él se forman con rapidez burbujas en todo el líquido y éste llega a la ebullición. El P.E. de un líquido es la temperatura a la cual su presión de vapor es igual a la presión externa que actúa sobre su superficie. Cuando la presión externa es de 760mm Hg (torr) esta temperatura se llama P.E. normal.

PUNTO DE EBULLICIÓN DEL AGUA

Veracruz Nivel del mar 100°C

La Paz (Bolivia) 3600 m altura 91.4 °C

Monte Everest 8882 m altura 76.5 °C

Punto de fusión: temperatura a la cual la energía cinética de algunas de las partículas en un sólido coincide con las fuerzas de atracción presentes en el sólido de manera que éste empieza a licuarse.

Presión de vapor: presión ejercida por el vapor que se encuentra en el espacio de arriba del líquido

Solubilidad: masa de sustancia que se disuelve en 100g de disolvente a cierta temperatura

Densidad: cantidad de materia presente en un volumen dado de sustancia

Densidad de sustancias comunes a 20°C

Sustancia Estado físico Densidad

O2 Gas 1.33 g/L

CO2 Gas 1.9 g/L

CH3 CH2 OH Líquido 0.789 g/mL

H2O Líquido 0.998 g/mL

Cu Sólido 8.8 g/mL

Ag Sólido 10.4 g/mL

CLASIFICACIÓN DE LA MATERIA. PROPIEDADES DE LA MATERIA

Toda sustancia tiene un conjunto único de propiedades. Pueden clasificarse como físicas o químicas. Las físicas no cambian la identidad y composición de la sustancia, incluyen: color, olor, densidad, punto de fusión, de ebullición, dureza…(organoléptica: que se percibe por los sentidos).

Las propiedades químicas describen la forma en que una sustancia puede cambiar (reaccionar) para formar otras sustancias.

Extensivas: dependen de la cantidad de sustancia presente: masa y volumen.

Intensivas: no dependen de la cantidad de sustancia presente: temperatura, P.F., densidad

Cambios físicos y químicos.

Durante un cambio físico una sustancia cambia su apariencia física, pero no su composición (es la misma sustancia antes y después del cambio). la evaporación del agua, cambia del estado líquido al gaseoso, pero sigue siendo agua. En el cambio químico (o reacción química) una sustancia se transforma en otra químicamente diferente.

Cambios de fase

En general cada estado de la materia puede

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