lunes, 30 de mayo de 2016
SOLUCIONES, COLOIDES Y SUSPENSIONES
Las mezclas se clasifican por el tamaño de la partícula en soluciones o disoluciones, coloides y suspensiones.
Las soluciones o disoluciones son mezclas homogéneas con un tamaño de partícula igual a un átomo (de 1 a 10 nanómetros), son traslúcidas, no sedimentan en reposo y no se pueden separar por filtración. Están formadas por un soluto y un solvente, el soluto es la sustancia que se encuentra en menor proporción, solvente es la sustancia que está en mayor proporción, una disolución preparada con 500 mililitros de alcohol en 2 litros de agua, el alcohol es el soluto y el agua es el solvente. Son disoluciones; el vino, un perfume.
Los coloides son mezclas que están entre las homogéneas y las heterogéneas, sus partículas son de 10 a 100 nanómetros de diámetro, no se ven a simple vista, no sedimentan en reposo y no se pueden separar por filtración, los coloides están formados por una fase dispersa y una fase dispersora, a diferencia de las disoluciones presentan el Efecto Tyndall, es decir al pasar un haz de luz la dispersan. Existen diferentes coloides, éstos se clasifican de acuerdo con la fase dispersa y la fase dispersora:
aerosol : nubes espuma: crema batida emulsión: mayonesa sol: jaleas espuma sólida: piedra pómez emulsión sólida: mantequilla
sol sólido: perla
Son ejemplos de coloides las gomitas, las nubes, la piedra pómez, los quesos.
Las suspensiones son mezclas heterogéneas, cuando están en reposo sedimentan, se pueden separar por filtración, son turbias, sus partículas se ven a simple vista. Son ejemplos de suspensiones, los antiácidos, el agua de horchata, los antibióticos en suspensión.
Soluciones (o disoluciones) químicas
Una solución (o disolución) es una mezcla de dos o más componentes, perfectamente homogénea ya que cada componente se mezcla íntimamente con el otro, de modo tal que pierden sus características individuales. Esto último significa que los constituyentes son indistinguibles y el conjunto se presenta en una sola fase (sólida, líquida o gas) bien definida.
Una solución que contiene agua como solvente se llama solución acuosa.
Si se analiza una muestra de alguna solución puede apreciarse que en cualquier parte de ella su composición es constante. Entonces, reiterando, llamaremos solución o disolución a las mezclas homogéneas que se encuentran en fase líquida. Es decir, las mezclas homogéneas que se presentan en fase sólida, como las aleaciones (acero, bronce, latón) o las que se hallan en fase gaseosa (aire, humo, etc.) no se les conoce como disoluciones.
Las mezclas de gases, tales como la atmósfera, a veces también se consideran como soluciones. Las soluciones son distintas de los coloides y de las suspensiones en que las partículas del soluto son de tamaño molecular y están dispersas uniformemente entre las moléculas del solvente.
Las sales, los ácidos, y las bases se ionizan cuando se disuelven en el agua
Características de las soluciones (o disoluciones):
1. Sus componentes no pueden separarse por métodos físicos simples como decantación, filtración, centrifugación, etc.
2. Sus componentes sólo pueden separase por destilación, cristalización, cromatografía.
3. Los componentes de una solución son soluto y solvente.
Soluto es aquel componente que se encuentra en menor cantidad y es el que se disuelve. El soluto puede ser sólido, líquido o gas, como ocurre en las bebidas gaseosas, donde el dióxido de carbono se utiliza como gasificante de las bebidas. El azúcar se puede utilizar como un soluto disuelto en líquidos (agua).
Solvente es aquel componente que se encuentra en mayor cantidad y es el medio que disuelve al soluto. El solvente es aquella fase en que se encuentra la solución. Aunque un solvente puede ser un gas, líquido o sólido, el solvente más común es el agua.
4. En una disolución, tanto el soluto como el solvente interactúan a nivel de sus componentes más pequeños (moléculas, iones). Esto explica el carácter homogéneo de las soluciones y la imposibilidad de separar sus componentes por métodos mecánicos.
Las soluciones o disoluciones son mezclas homogéneas con un tamaño de partícula igual a un átomo (de 1 a 10 nanómetros), son traslúcidas, no sedimentan en reposo y no se pueden separar por filtración. Están formadas por un soluto y un solvente, el soluto es la sustancia que se encuentra en menor proporción, solvente es la sustancia que está en mayor proporción, una disolución preparada con 500 mililitros de alcohol en 2 litros de agua, el alcohol es el soluto y el agua es el solvente. Son disoluciones; el vino, un perfume.
Los coloides son mezclas que están entre las homogéneas y las heterogéneas, sus partículas son de 10 a 100 nanómetros de diámetro, no se ven a simple vista, no sedimentan en reposo y no se pueden separar por filtración, los coloides están formados por una fase dispersa y una fase dispersora, a diferencia de las disoluciones presentan el Efecto Tyndall, es decir al pasar un haz de luz la dispersan. Existen diferentes coloides, éstos se clasifican de acuerdo con la fase dispersa y la fase dispersora:
aerosol : nubes espuma: crema batida emulsión: mayonesa sol: jaleas espuma sólida: piedra pómez emulsión sólida: mantequilla
sol sólido: perla
Son ejemplos de coloides las gomitas, las nubes, la piedra pómez, los quesos.
Las suspensiones son mezclas heterogéneas, cuando están en reposo sedimentan, se pueden separar por filtración, son turbias, sus partículas se ven a simple vista. Son ejemplos de suspensiones, los antiácidos, el agua de horchata, los antibióticos en suspensión.
Soluciones (o disoluciones) químicas
Una solución (o disolución) es una mezcla de dos o más componentes, perfectamente homogénea ya que cada componente se mezcla íntimamente con el otro, de modo tal que pierden sus características individuales. Esto último significa que los constituyentes son indistinguibles y el conjunto se presenta en una sola fase (sólida, líquida o gas) bien definida.
Una solución que contiene agua como solvente se llama solución acuosa.
Si se analiza una muestra de alguna solución puede apreciarse que en cualquier parte de ella su composición es constante. Entonces, reiterando, llamaremos solución o disolución a las mezclas homogéneas que se encuentran en fase líquida. Es decir, las mezclas homogéneas que se presentan en fase sólida, como las aleaciones (acero, bronce, latón) o las que se hallan en fase gaseosa (aire, humo, etc.) no se les conoce como disoluciones.
Las mezclas de gases, tales como la atmósfera, a veces también se consideran como soluciones. Las soluciones son distintas de los coloides y de las suspensiones en que las partículas del soluto son de tamaño molecular y están dispersas uniformemente entre las moléculas del solvente.
Las sales, los ácidos, y las bases se ionizan cuando se disuelven en el agua
Características de las soluciones (o disoluciones):
1. Sus componentes no pueden separarse por métodos físicos simples como decantación, filtración, centrifugación, etc.
2. Sus componentes sólo pueden separase por destilación, cristalización, cromatografía.
3. Los componentes de una solución son soluto y solvente.
Soluto es aquel componente que se encuentra en menor cantidad y es el que se disuelve. El soluto puede ser sólido, líquido o gas, como ocurre en las bebidas gaseosas, donde el dióxido de carbono se utiliza como gasificante de las bebidas. El azúcar se puede utilizar como un soluto disuelto en líquidos (agua).
Solvente es aquel componente que se encuentra en mayor cantidad y es el medio que disuelve al soluto. El solvente es aquella fase en que se encuentra la solución. Aunque un solvente puede ser un gas, líquido o sólido, el solvente más común es el agua.
4. En una disolución, tanto el soluto como el solvente interactúan a nivel de sus componentes más pequeños (moléculas, iones). Esto explica el carácter homogéneo de las soluciones y la imposibilidad de separar sus componentes por métodos mecánicos.
Suspensiones químicas
Las suspensiones son mezclas heterogéneas formadas por un sólido en polvo o pequeñas partículas no solubles (fase dispersa) que se dispersan en un medio líquido (fase dispersante o dispersora). Cuando uno de los componentes es agua y los otros son sólidos suspendidos en la mezcla, son conocidas como suspensiones mecánicas. Las suspensiones se diferencian de los coloides o sistemas coloidales, principalmente en el tamaño de las partículas de la fase dispersa. Las partículas en las suspensiones son visibles a nivel macroscópico, es decir, a simple vista, y de los coloides a nivel microscópico, es decir con una lente de aumento. Además al reposar las fases de una suspensión se separan, mientras que las de un coloide no lo hacen. La suspensión es filtrable, mientras que el coloide no es filtrable.
Coloide
En física y química un coloide es un sistema fisicoquímico formado por dos o más fases, principalmente: una continua, normalmente fluida, y otra dispersa en forma de partículas; por lo general sólidas. La fase dispersa es la que se halla en menor proporción. Normalmente la fase continua es un líquido, pero pueden encontrarse coloides cuyos componentes se encuentran en otros estados de agregación.
El nombre de coloide proviene de la raíz griega kolas que significa «que puede pegarse». Este nombre que hace referencia a una de las principales propiedades de los coloides: su tendencia espontánea a agregar o formar coágulos.
Los coloides también afectan el punto de ebullición del agua y son contaminantes. Los coloides se diferencian de las suspensiones químicas, principalmente en el tamaño de las partículas de la fase dispersa. Las partículas en los coloides no son visibles directamente, son visibles a nivel microscópico (entre 1 nm y 1 µm), y en las suspensiones sí son visibles a nivel macroscópico (mayores a 1 µm). Además al reposar las fases de una suspensión se separan, mientras que las de un coloide no lo hacen. La suspensión es filtrable, mientras que el coloide no es filtrable.
SISTEMAS HOMOGENEOS Y HETEROGENEOS
Otra forma de clasificación de los sistemas, puede ser según el valor de sus propiedades características: se clasifican en Homogéneo y Heterogéneo.
Un sistema Homogéneo, es aquel sistema cuyas propiedades características tienen el mismo valor en todo el sistema. Tienen una sola fase y pueden tener uno o más componentes.
En cambio, un sistema Heterogéneo, es el sistema cuyas propiedades características tienen distinto valor en por lo menos dos puntos del sistema. Estos sistemas tienen más de una fase y pueden tener uno o más componentes.
Un sistema Homogéneo, es aquel sistema cuyas propiedades características tienen el mismo valor en todo el sistema. Tienen una sola fase y pueden tener uno o más componentes.
En cambio, un sistema Heterogéneo, es el sistema cuyas propiedades características tienen distinto valor en por lo menos dos puntos del sistema. Estos sistemas tienen más de una fase y pueden tener uno o más componentes.
PRESIÓN DE VAPOR
La Presión de Vapor de los Líquidos es una de las propiedades más adecuadas para el conocimiento de lo que es el estado liquido, esta propiedad se encuentra defendida como la presión del vapor que produce el equilibrio entre el vapor y el liquido.
Esto ocurre cuando un liquido se evapora dentro de un espacio de proporciones limitadas, por que en el momento que se da la vaporización aumenta el numero de moléculas en estado de vapor y provoca un aumento en la presión ejercida por el vapor. Esta presión se debe a los choques de las moléculas que lo forman contras las superficies que lo están limitando. Pero cuando estas moléculas gaseosas chocan contra la superficie del liquido queda influenciada por las fuerzas atractivas de las moléculas del liquido y quedan retenidas allí formando otra ves parte del liquido.
Esto ocurre cuando un liquido se evapora dentro de un espacio de proporciones limitadas, por que en el momento que se da la vaporización aumenta el numero de moléculas en estado de vapor y provoca un aumento en la presión ejercida por el vapor. Esta presión se debe a los choques de las moléculas que lo forman contras las superficies que lo están limitando. Pero cuando estas moléculas gaseosas chocan contra la superficie del liquido queda influenciada por las fuerzas atractivas de las moléculas del liquido y quedan retenidas allí formando otra ves parte del liquido.
LÍQUIDOS
Un líquido es un estado de la materia, al igual que otros estados como el sólido o gaseoso. Por lo general, los líquidos toman la forma del recipiente en el que son colocados y su volumen se mantendrá constante a lo largo del tiempo.
Movimiento de partículas de un líquido:
Al observar las moléculas de un líquido, vamos a tratar de encontrar una similitud estudiando los dos ejemplos extremos, tanto del sólido como del gas. Podemos situarlas a nivel de movimiento en una zona intermedia entre la quietud del sólido, y el caos o aleatoriedad de los gases.
Las partículas que componen los elementos en estado sólido suelen presentarse de manera ordenada, formando una estructura tridimensional (los cristales de sal), cuyas fuerzas entre partículas son lo suficientemente fuertes como para que el sólido no sea compresible, ni tampoco fluya y tome la forma de un recipiente. En el caso extremo, los gases mantienen las partículas mediante fuerzas tan pequeñas que no existe casi restricción alguna sobre el movimiento, por lo que tienen libertad total para llenar el espacio total del recipiente. Tanto la forma como el volumen de un gas varían en función del recipiente.
Las partículas que componen los líquidos se mueven de una manera intermedia entre el sólido y el gas. Podemos hablar tanto de moléculas como de átomos, dependiendo de la naturaleza química de la sustancia a estudiar. Sus características generales serán las mismas, independientemente de su composición, pero en cambio las fuerzas de atracción entre las moléculas, pueden ser mayores que las fuerzas de atracción entre átomos, y por tanto que el líquido fluya con menos facilidad.
Mediante el enfriamiento, es posible disminuir la energía cinética de las partículas del líquido, y como resultado, eventualmente obtendremos un cambio de estado del líquido a sólido. Igualmente, es posible realizar el ejemplo contrario aumentando la energía cinética por calentamiento. El resultado obtenido será un cambio de estado de líquido a gas. Por ejemplo, un experimento realizado con agua bajo una presión de una atmósfera, tiene como resultado el cambio de líquido a sólido a la temperatura de 0 °C, y el cambio de líquido a gaseoso a la temperatura de 100 °C.
Tensión superficial:
La tensión superficial puede definirse como una fina capa que aparece sobre la superficie de un líquido, que hace que se comporte como si tuviera una fina piel. La tensión superficial es la culpable de que objetos pequeños o insectos minúsculos puedan soportarse sobre la superficie del líquido y flotar sin hundirse. Este fenómeno está causado por la atracción de las moléculas del líquido. Normalmente, las distintas moléculas del líquido se atraen por igual, sin embargo en la superficie, esta fuerza tiende a ser mayor ya que la última capa de moléculas orienta sus electrones hacia el interior del líquido.
La tensión superficial también será la responsable de marcar el tamaño de las gotas del propio líquido al caer. El tamaño de una gota de lluvia está dictaminado por la tensión superficial. Cuanto mayor sea la tensión superficial, mayor será el tamaño de la gota.
Muchas veces nos hemos preguntado ¿por qué lavan los jabones?. La respuesta a esta pregunta la encontramos en la tensión superficial. Realmente los jabones no lavan, lo que la es la fuerza de arrastre del agua al pasar por la suciedad. El problema que encontramos es que muchas superficies son tan estrechas y delgadas que la tensión superficial del agua impide al líquido penetrar y arrastrar las manchas. El jabón, disminuye la tensión superficial, consiguiendo gotas de agua mucho más pequeñas que son capaces de penetrar y atravesar casi cualquier superficie, arrastrando consigo los materiales o manchas que pretendemos limpiar.
Viscosidad:
La viscosidad es una característica exclusiva de los líquidos, que mide la capacidad o resistencia de un líquido a fluir. Los líquidos que fluyen fácilmente, como el agua, tienen una viscosidad muy baja. En cambio, los líquidos con viscosidades altas, como la melaza o el aceite industrial, fluyen más lentamente y con más dificultad.
La viscosidad puede medirse a través de varios experimentos. Por ejemplo podemos tomar el tiempo que tarda el líquido en fluir a través de un tubo capilar, o también podemos dejar caer una bola de acero sobre un recipiente graduado y medir el tiempo que tarda en atravesar el líquido. Obviamente, cuanto mayor sea el tiempo de medida, mayor será la viscosidad del líquido.
La viscosidad a nivel molecular depende exclusivamente de las fuerzas de atracciones de las moléculas del líquido y en menor medida de la presencia de componentes estructurales. La temperatura, también es un factor que afecta en gran medida la viscosidad del líquido. Generalmente, a medida que aumenta la temperatura, disminuye la viscosidad. Esto se debe a que al aumentar la energía cinética de las partículas, las fuerzas de atracción infernales disminuyen.
Cohesión:
La cohesión también puede definirse como la fuerza de atracción que mantiene las moléculas unidas. Esta fuerza mantiene a los líquidos y los sólidos permitiendo la sustancia existir ocupando un volumen, mientras que en el caso de los gases, dicha fuerza es tan pequeña que la sustancia puede llegar a desperdigarse y disolverse en el ambiente.
La fuerza de cohesión es la que permite que dos gotas de agua puedan unirse para formar una gota mayor. Esta característica resulta muy notable cuando juntamos dos bolitas de mercurio.
Adherencia:
Se define adherencia como la atracción que manifiestan las moléculas de dos sustancias diferentes, por lo general entre un líquido y sólido. Generalmente las sustancias líquidas se adhieren a las sustancias sólidas, tal como el agua se adhiere al vidrio, el aceite se adhiere a la ropa, o la tinta de un bolígrafo se adhiere al papel.
Si la diferencia es mayor que la cohesión, el líquido se esparce sobre la superficie del sólido. Podemos decir que este fenómeno se conoce comúnmente como mojar. Por el contrario, si la cohesión es mayor que la adherencia, el líquido tendrá tendencia a mantener su forma, por lo que resbala y no moja. Un caso extremo, lo observamos si colocamos una gota de mercurio sobre un cristal. El Mercurio conservará su forma de gota, sin mojar.
Capilaridad:
Se conoce la capilaridad, como el fenómeno que permite a los líquidos ascender o descender dentro de un tubo de diámetro pequeño llamado capilar (Menos de 1 mm de diámetro). La capilaridad, se basa en la combinación de las fuerzas de cohesión y adhesión en combinación con la tensión superficial.
Gracias a esta característica se producen varios fenómenos naturales, como la absorción del agua por parte de las raíces de las plantas, o la distribución de la sabia a lo largo del tallo. También podemos encontrar este fenómeno dentro de la circulación sanguínea de nuestro cuerpo, no en vano, los vasos sanguíneos más pequeños se denominan capilares.
lunes, 25 de abril de 2016
TALLER LEYES DE LOS GASES
- El volumen de una masa de gas es de 325 mL a 10ºC y 380 torr. ¿Cuál será su volumen en mL si aumenta la presión a 2 atm y la temperatura permanece constante?
- El volumen de un gas es de 10,1L a 10 atm y 273K. Calcule la presión en atm del gas si su volumen cambia a 500 mL mientras que la temperatura permanece constante.
- Una muestra de gas ocupa 185 mL a 10ºC y 750 mmHg. ¿Qué volumen en mL ocupara el gas a 20ºC, si la presión permanece constante?
- El volumen de un gas es de 200 mL a 30ºC ¿A qué temperatura en ºF ocuparía el volumen de 260 mL, suponiendo que la presión permanece constante?
- La temperatura de 200 mL de un gas que inicialmente se encontraba a 273 K y 1 atm de presión cambio a -35ºC a volumen constante. Calcule la presión final del gas en torr.
- Una muestra de gas ocupa un volumen de 50 mL a 30ºC y 630 mmHg ¿A qué temperatura en ºC alcanzaría una presión de 770 mmHg si el volumen permanece constante?
- Cierto gas ocupa un volumen de 495 mL a 27ºC y 740 torr. ¿Qué volumen en mL ocuparía a 273K y 1 atm de presión?
- Una mezcla de gases a 20ºC y con un volumen de 2L tiene las siguientes presiones parciales para cada uno de sus componentes: oxígeno, 180 torr; nitrógeno, 320 torr; hidrógeno, 246 torr. Calcule la presión total de la mezcla en torr y en atm.
- Una mezcla de gases a 50ºC y con un volumen de 450 mL tiene las siguientes presiones parciales para cada uno de sus componentes: helio, 120 torr; argón, 180 torr; criptón, 60 torr; xenón, 25 torr. Calcule la presión total en torr y en atm.
- Calcule el volumen en mL de 0,0270 moles de gas nitrógeno a 30ºC y 1,10 atm.
- Calcule la presión en atmósferas de 1,5 moles de nitrógeno que ocupa un cilindro de 10L. a 35ºC.
- Calcule la temperatura en ºC de 0,310 moles de gas nitrógeno que ocupa un cilindro de 10L a 0,950 atm.
- Calcule la cantidad de moles de gas oxígeno (O2) contenido en un cilindro de 4,25L a 30ºC y 0,9 atm.
- Complete la siguiente tabla aplicando la ley combinada de los gases:
jueves, 21 de abril de 2016
LEYES DE LOS GASES
Temperatura
La temperatura (T) ejerce gran influencia sobre el estado de las moléculas de un gas aumentando o disminuyendo la velocidad de las mismas. Para trabajar con nuestras fórmulas siempre expresaremos la temperatura en grados Kelvin. Cuando la escala usada esté en grados Celsius, debemos hacer la conversión, sabiendo que 0º C equivale a + 273,15 º Kelvin.
 |
| 1 atm es igual a 760 mmHg de presión. |
Presión
En Física, presión (P) se define como la relación que existe entre unafuerza (F) y la superficie (S) sobre la que se aplica, y se calcula con la fórmula
Lo cual significa que la Presión (P) es igual a la Fuerza (F) aplicada dividido por la superficie (S) sobre la cual se aplica.
En nuestras fórmulas usaremos como unidad de presión la atmósfera (atm) y el milímetro de mercurio (mmHg), sabiendo que una atmósfera equivale a 760 mmHg.
Volumen
Recordemos que volumen es todo el espacio ocupado por algún tipo de materia. En el caso de los gases, estos ocupan todo el volumen disponible del recipiente que los contiene.
Hay muchas unidades para medir el volumen, pero en nuestras fórmulas usaremos el litro (L) y el milílitro (ml). Recordemos que un litro equivale a mil milílitros:
1 L = 1.000 mL
También sabemos que 1 L equivale a 1 decímetro cúbico (1 dm3) o a mil centímetros cúbicos (1.000 cm3) , lo cual hace equivalentes (iguales) 1 mL con 1 cm3:
1 L = 1 dm3 = 1.000 cm3 = 1.000 mL
1 cm3 = 1 mL
 |
| Un mol de moléculas o de átomos: 6,022•1023 |
Cantidad de gas
Otro parámetro que debe considerarse al estudiar el comportamiento de los gases tiene que ver con la cantidad de un gas la cual se relaciona con el número total de moléculas que la componen.
Para medir la cantidad de un gas usamos como unidad de medida el mol.
Como recordatorio diremos que un mol (ya sea de moléculas o de átomos) es igual a 6,022 por 10 elevado a 23:
1 mol de moléculas = 6,022•1023
1 mol de átomos = 6,022•1023
Recuerden que este número corresponde al llamado número de Avogadro y este nos conduce a una ley llamada, precisamente, ley de Avogadro.
Ley de Avogadro
Esta ley relaciona la cantidad de gas (n, en moles) con su volumen en litros (L), considerando que la presión y la temperatura permanecen constantes (no varían).
El enunciado de la ley dice que:
El volumen de un gas es directamente proporcional a la cantidad del mismo.
Esto significa que:
Si aumentamos la cantidad de gas, aumentará el volumen del mismo.
Si disminuimos la cantidad de gas, disminuirá el volumen del mismo.
Esto tan simple, podemos expresarlo en términos matemáticos con la siguiente fórmula:
que se traduce en que si dividimos el volumen de un gas por el número de moles que lo conforman obtendremos un valor constante.
Ley de Avogadro
Esta ley relaciona la cantidad de gas (n, en moles) con su volumen en litros (L), considerando que la presión y la temperatura permanecen constantes (no varían).
El enunciado de la ley dice que:
El volumen de un gas es directamente proporcional a la cantidad del mismo.
Esto significa que:
Si aumentamos la cantidad de gas, aumentará el volumen del mismo.
Si disminuimos la cantidad de gas, disminuirá el volumen del mismo.
Esto tan simple, podemos expresarlo en términos matemáticos con la siguiente fórmula:
que se traduce en que si dividimos el volumen de un gas por el número de moles que lo conforman obtendremos un valor constante.
 |
| Tan simple como: más gas, mayor volumen. |
Esto debido a que si ponemos más moles (cantidad de moléculas) de un gas en un recipiente tendremos, obviamente, más gas (más volumen), así de simple.
Esto se expresa en la ecuación
, simplificada es 
Veamos un ejemplo práctico y sencillo:
Tenemos 3,50 L de un gas que, sabemos, corresponde a 0,875 mol. Inyectamos gas al recipiente hasta llegar a 1,40 mol, ¿cuál será el nuevo volumen del gas? (la temperatura y la presión las mantenemos constantes).
Solución:
Aplicamos la ecuación de la ley de Avogadro:
y reemplazamos los valores correspondientes:
resolvemos la ecuación, multiplicando en forma cruzada:
Ahora, despejamos V2, para ello, pasamos completo a la izquierda el miembro con la incógnita (V2),
y hacemos:
Respuesta:
El nuevo volumen (V2), ya que aumentamos los moles hasta 1,40 (n2), es ahora 5,6 L
Ley de Boyle
Esta ley nos permite relacionar la presión y el volumen de un gas cuando latemperatura es constante.
La ley de Boyle (conocida también como de Boyle y Mariotte) establece que la presión de un gas en un recipiente cerrado es inversamente proporcional al volumen del recipiente, cuando la temperatura es constante.
Lo cual significa que:
El volumen de un gas es inversamente proporcional a la presión que se le aplica:
En otras palabras:
Si la presión aumenta, el volumen disminuye.
Si la presión disminuye, el volumen aumenta.
Esto nos conduce a que, si la cantidad de gas y la temperatura permanecen constantes, el producto de la presión por el volumen siempre tiene el mismo valor.
Matemáticamente esto es:
lo cual significa que el producto de la presión por el volumen es constante.
Para aclarar el concepto:
Tenemos un cierto volumen de gas (V1) que se encuentra a una presión P1. Si variamos la presión a P2, el volumen de gas variará hasta un nuevo valor V2, y se cumplirá:
que es otra manera de expresar la ley de Boyle.
Apliquemos la fórmula en un ejemplo práctico:
Tenemos 4 L de un gas que están a 600 mmHg de presión. ¿Cuál será su volumen si aumentamos la presión hasta 800 mmHg? La temperatura es constante, no varía.
Solución:
Como los datos de presión están ambos en milímetros de mercurio (mmHg) no es necesario hacer la conversión a atmósferas (atm). Si solo uno de ellos estuviera en mmHg y el otro en atm, habría que dejar los dos en atm.
Aclarado esto, sustituimos los valores en la ecuación P1V1 = P2V2.
Ponemos a la izquierda el miembro con la incógnita
Despejamos V2:
Respuesta:
Si aumentamos la presión hasta 800 mmHg el volumen disminuye hasta llegar a los 3 L.
Ley de Charles
Mediante esta ley relacionamos la temperatura y el volumen de un gas cuando mantenemos la presión constante.
Textualmente, la ley afirma que:
El volumen de un gas es directamente proporcional a la temperatura del gas.
En otras palabras:
Si aumenta la temperatura aplicada al gas, el volumen del gas aumenta.
Si disminuye la temperatura aplicada al gas, el volumen del gas disminuye.
Como lo descubrió Charles, si la cantidad de gas y la presión permanecen constantes, el cociente entre el volumen (V) y la temperatura (T) siempre tiene el mismo valor (K) (es constante).
Matemáticamente esto se expresa en la fórmula
lo cual significa que el cociente entre el volumen y la temperatura es constante.
Intentemos ejemplificar:
Supongamos que tenemos un cierto volumen de gas V1 que se encuentra a una temperatura T1. Si aumentamos la temperatura a T2el volumen del gas aumentará hasta V2, y se cumplirá que:
que es otra manera de expresar la ley de Charles.
Veamos un ejemplo práctico y sencillo:
Un gas cuya temperatura llega a 25° C tiene un volumen de 2,5 L. Para experimentar, bajamos la temperatura a 10° C ¿Cuál será su nuevo volumen?
Solución:
El primer paso es recordar que en todas estas fórmulas referidas a la temperatura hay que usar siempre la escala Kelvin.
Por lo tanto, lo primero es expresar la temperatura en grados Kelvin:
T1 = (25 + 273) K= 298 K
T2 = (10 + 273 ) K= 283 K
Ahora, sustituimos los datos en la ecuación:
Ahora, despejamos V2:
Respuesta:
Si bajamos la temperatura hasta los 10º C (283º K) el nuevo volumen del gas será 2,37 L.
Ley de Gay-Lussac
Esta ley establece la relación entre la presión (P) y la temperatura (T) de un gas cuando el volumen (V) se mantiene constante, y dice textualmente:
La presión del gas es directamente proporcional a su temperatura.
Esto significa que:
Si aumentamos la temperatura, aumentará la presión.
Si disminuimos la temperatura, disminuirá la presión.
Si lo llevamos al plano matemático, esto queda demostrado con la siguiente ecuación:
la cual nos indica que el cociente entre la presión y la temperatura siempre tiene el mismo valor; es decir, es constante.
Llevemos esto a la práctica y supongamos que tenemos un gas, cuyo volumen (V) no varía, a una presión P1 y a una temperatura T1. Para experimentar, variamos la temperatura hasta un nuevo valor T2, entonces la presión cambiará a P2, y tendrá que cumplirse la siguiente ecuación:
que es la misma Ley de Gay-Lussac expresada de otra forma.
Debemos recordar, además, que esta ley, al igual que la de Charles, está expresada en función de la temperatura absoluta, y tal como en la Ley de Charles, las temperaturas han de expresarse en grados Kelvin.
Veamos un ejemplo:
Tenemos un cierto volumen de un gas bajo una presión de 970 mmHg cuando su temperatura es de 25° C. ¿A qué temperatura deberá estar para que su presión sea 760 mmHg?
Solución:
Lo primero que debemos hacer es convertir los 25º C a grados Kelvin:
T1 = (25 + 273) K= 298 K
Ahora sustituimos los datos en la ecuación:
Ahora despejamos T2:
Respuesta:
La temperatura debe bajar hasta los 233,5º Kelvin. Si convertimos estos grados en grados Celsius hacemos
233,5 − 273 = −39,5 °C.
Respuesta:
El nuevo volumen (V2), ya que aumentamos los moles hasta 1,40 (n2), es ahora 5,6 L
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| Presión y volumen: si una sube, el otro baja. |
Ley de Boyle
Esta ley nos permite relacionar la presión y el volumen de un gas cuando latemperatura es constante.
La ley de Boyle (conocida también como de Boyle y Mariotte) establece que la presión de un gas en un recipiente cerrado es inversamente proporcional al volumen del recipiente, cuando la temperatura es constante.
Lo cual significa que:
El volumen de un gas es inversamente proporcional a la presión que se le aplica:
En otras palabras:
Si la presión aumenta, el volumen disminuye.
Si la presión disminuye, el volumen aumenta.
Esto nos conduce a que, si la cantidad de gas y la temperatura permanecen constantes, el producto de la presión por el volumen siempre tiene el mismo valor.
Matemáticamente esto es:
lo cual significa que el producto de la presión por el volumen es constante.
Para aclarar el concepto:
Tenemos un cierto volumen de gas (V1) que se encuentra a una presión P1. Si variamos la presión a P2, el volumen de gas variará hasta un nuevo valor V2, y se cumplirá:
que es otra manera de expresar la ley de Boyle.
Apliquemos la fórmula en un ejemplo práctico:
Tenemos 4 L de un gas que están a 600 mmHg de presión. ¿Cuál será su volumen si aumentamos la presión hasta 800 mmHg? La temperatura es constante, no varía.
Solución:
Como los datos de presión están ambos en milímetros de mercurio (mmHg) no es necesario hacer la conversión a atmósferas (atm). Si solo uno de ellos estuviera en mmHg y el otro en atm, habría que dejar los dos en atm.
Aclarado esto, sustituimos los valores en la ecuación P1V1 = P2V2.
Ponemos a la izquierda el miembro con la incógnita
Despejamos V2:
Respuesta:
Si aumentamos la presión hasta 800 mmHg el volumen disminuye hasta llegar a los 3 L.
 |
| A mayor temperatura, mayor volumen. |
Mediante esta ley relacionamos la temperatura y el volumen de un gas cuando mantenemos la presión constante.
Textualmente, la ley afirma que:
El volumen de un gas es directamente proporcional a la temperatura del gas.
En otras palabras:
Si aumenta la temperatura aplicada al gas, el volumen del gas aumenta.
Si disminuye la temperatura aplicada al gas, el volumen del gas disminuye.
Como lo descubrió Charles, si la cantidad de gas y la presión permanecen constantes, el cociente entre el volumen (V) y la temperatura (T) siempre tiene el mismo valor (K) (es constante).
Matemáticamente esto se expresa en la fórmula
lo cual significa que el cociente entre el volumen y la temperatura es constante.
Intentemos ejemplificar:
Supongamos que tenemos un cierto volumen de gas V1 que se encuentra a una temperatura T1. Si aumentamos la temperatura a T2el volumen del gas aumentará hasta V2, y se cumplirá que:
que es otra manera de expresar la ley de Charles.
Veamos un ejemplo práctico y sencillo:
Un gas cuya temperatura llega a 25° C tiene un volumen de 2,5 L. Para experimentar, bajamos la temperatura a 10° C ¿Cuál será su nuevo volumen?
Solución:
El primer paso es recordar que en todas estas fórmulas referidas a la temperatura hay que usar siempre la escala Kelvin.
Por lo tanto, lo primero es expresar la temperatura en grados Kelvin:
T1 = (25 + 273) K= 298 K
T2 = (10 + 273 ) K= 283 K
Ahora, sustituimos los datos en la ecuación:
Ahora, despejamos V2:
Respuesta:
Si bajamos la temperatura hasta los 10º C (283º K) el nuevo volumen del gas será 2,37 L.
 |
| A mayor temperatura, mayor presión. |
Ley de Gay-Lussac
Esta ley establece la relación entre la presión (P) y la temperatura (T) de un gas cuando el volumen (V) se mantiene constante, y dice textualmente:
La presión del gas es directamente proporcional a su temperatura.
Esto significa que:
Si aumentamos la temperatura, aumentará la presión.
Si disminuimos la temperatura, disminuirá la presión.
Si lo llevamos al plano matemático, esto queda demostrado con la siguiente ecuación:
la cual nos indica que el cociente entre la presión y la temperatura siempre tiene el mismo valor; es decir, es constante.
Llevemos esto a la práctica y supongamos que tenemos un gas, cuyo volumen (V) no varía, a una presión P1 y a una temperatura T1. Para experimentar, variamos la temperatura hasta un nuevo valor T2, entonces la presión cambiará a P2, y tendrá que cumplirse la siguiente ecuación:
que es la misma Ley de Gay-Lussac expresada de otra forma.
Debemos recordar, además, que esta ley, al igual que la de Charles, está expresada en función de la temperatura absoluta, y tal como en la Ley de Charles, las temperaturas han de expresarse en grados Kelvin.
Veamos un ejemplo:
Tenemos un cierto volumen de un gas bajo una presión de 970 mmHg cuando su temperatura es de 25° C. ¿A qué temperatura deberá estar para que su presión sea 760 mmHg?
Solución:
Lo primero que debemos hacer es convertir los 25º C a grados Kelvin:
T1 = (25 + 273) K= 298 K
Ahora sustituimos los datos en la ecuación:
Ahora despejamos T2:
Respuesta:
La temperatura debe bajar hasta los 233,5º Kelvin. Si convertimos estos grados en grados Celsius hacemos
233,5 − 273 = −39,5 °C.
Ley Combinada
Esta ley establece como enunciado:
Esta ley establece como enunciado:
"El volumen ocupado por una masa gaseosa, es inversamente proporcional a las presiones y directamente proporcional a las temperaturas absolutas que soportan"
Observa la siguiente imagen a través de la cual se comprueba el enunciado de la presente ley:
De acuerdo con el enunciado, se puede establecer la siguiente expresión matemática:
V1 . P1 = V2 . P2
T1 T2
En donde:
quimicaenaccion.wikispaces.com
Observa la siguiente imagen a través de la cual se comprueba el enunciado de la presente ley:
De acuerdo con el enunciado, se puede establecer la siguiente expresión matemática:
V1 . P1 = V2 . P2
T1 T2
En donde:
V= Volumen
P= Presión
T= Temperatura
Observa en los siguientes ejemplos la aplicación de dicha expresión:
P= Presión
T= Temperatura
Observa en los siguientes ejemplos la aplicación de dicha expresión:
1. Una masa gaseosa ocupa u volumen de 2,5 litros a 12 °C y 2 atm de presión. ¿Cuál es el volumen del gas si la temperatura aumenta a 38°C y la presión se incrementa hasta 2,5 atm?
· Primer paso: identificar los datos que brinda el enunciado.
V1= 2,5 L
T1= 12 °C
P1= 2 atm
T2= 38 °C
P2= 2,5 atm
· Segundo paso: Conocer la incognita.
V2= ?
· Tercer paso: Despejar V2 de la expresión V1 . P1 = V2 . P2 , quedando así:
T2
V2= V1 . P1 . T2
T1 . P2
· Cuarto paso: Transformar las unidades de temperatura (°C) a Kelvin.
T1: K= °C + 273 T2: K= °C + 273
K= 12 + 273= 285 K K= 38 + 273= 311 K
· Quinto Paso: Sustituir los datos en la expresión y efectuar los calculos matemáticos.
V2= 2,5 L . 2 atm . 311 K
285 K . 2,5 atm
· Primer paso: identificar los datos que brinda el enunciado.
V1= 2,5 L
T1= 12 °C
P1= 2 atm
T2= 38 °C
P2= 2,5 atm
· Segundo paso: Conocer la incognita.
V2= ?
· Tercer paso: Despejar V2 de la expresión V1 . P1 = V2 . P2 , quedando así:
T2
V2= V1 . P1 . T2
T1 . P2
· Cuarto paso: Transformar las unidades de temperatura (°C) a Kelvin.
T1: K= °C + 273 T2: K= °C + 273
K= 12 + 273= 285 K K= 38 + 273= 311 K
· Quinto Paso: Sustituir los datos en la expresión y efectuar los calculos matemáticos.
V2= 2,5 L . 2 atm . 311 K
285 K . 2,5 atm
Se cancelan las unidades de presión y temperatura (atm y K), se obtiene el resultado.
V2= 2,18 L
V2= 2,18 L
Ley de Dalton:
La Ley de Dalton (o Ley de Proporciones Múltiples) es una ley de los gases que relaciona las presiones parciales de los gases de una mezcla.
En 1801 Dalton descubrió que:
La presión total de una mezcla de gases es igual a la suma de las presiones que ejercen cada uno de los gases que la componen.
A la presión que ejerce cada gas de la mezcla se denomina Presión Parcial. Por lo tanto esta ley se puede expresar como:
PTotal = p1+p2+...+pn
Donde p1, p2, ..., pn son las presiones parciales de cada uno de los gases de la mezcla.
En 1801 Dalton descubrió que:
La presión total de una mezcla de gases es igual a la suma de las presiones que ejercen cada uno de los gases que la componen.
A la presión que ejerce cada gas de la mezcla se denomina Presión Parcial. Por lo tanto esta ley se puede expresar como:
PTotal = p1+p2+...+pn
Donde p1, p2, ..., pn son las presiones parciales de cada uno de los gases de la mezcla.
Ley general de los gases o ecuación general de los gases
Las leyes parciales analizadas precedentemente pueden combinarse y obtener una ley o ecuación que relaciones todas las variables al mismo tiempo.
Según esta ecuación o ley general
Esto significa que, si tenemos una cantidad fija de gas y sobre la misma variamos las condiciones de presión (P), volumen (V) o temperatura (T) el resultado de aplicar esta fórmula con diferentes valores, será una constante.
Veamos un ejemplo, para aclarar:
Supongamos que tenemos una cierta cantidad fija de un gas (n1), que está a una presión (P1), ocupando un volumen (V1) a una temperatura (T1).
Estas variables se relacionan entre sí cumpliendo con la siguiente ecuación:
Donde R es una constante universal conocida ya que se puede determinar en forma experimental.
La misma fómula nos permite calcular el volumen molar de un gas (n):
A modo de experimento, a la misma cantidad fija de gas (n1) le cambiamos el valor a alguna de las variables tendremos entonces una nueva presión (P2), un nuevo volumen (V2) y una nueva temperatura (T2).
Como ya conocemos le ecuación general colocamos en ella los valores de cada variable:
Según la condición inicial:
Según la condición final:
Vemos que en ambas condiciones la cantidad de gas (n1) es la misma y que la constante R tampoco varía.
Entonces, despejamos n1R en ambas ecuaciones:
Marcamos con rojo n1R para señalar que ambos resultados deben ser iguales entre sí, por lo tanto:
Según esta ecuación o ley general
Esto significa que, si tenemos una cantidad fija de gas y sobre la misma variamos las condiciones de presión (P), volumen (V) o temperatura (T) el resultado de aplicar esta fórmula con diferentes valores, será una constante.
Veamos un ejemplo, para aclarar:
Supongamos que tenemos una cierta cantidad fija de un gas (n1), que está a una presión (P1), ocupando un volumen (V1) a una temperatura (T1).
Estas variables se relacionan entre sí cumpliendo con la siguiente ecuación:
Donde R es una constante universal conocida ya que se puede determinar en forma experimental.
La misma fómula nos permite calcular el volumen molar de un gas (n):
A modo de experimento, a la misma cantidad fija de gas (n1) le cambiamos el valor a alguna de las variables tendremos entonces una nueva presión (P2), un nuevo volumen (V2) y una nueva temperatura (T2).
Como ya conocemos le ecuación general colocamos en ella los valores de cada variable:
Según la condición inicial:
Según la condición final:
Vemos que en ambas condiciones la cantidad de gas (n1) es la misma y que la constante R tampoco varía.
Entonces, despejamos n1R en ambas ecuaciones:
Marcamos con rojo n1R para señalar que ambos resultados deben ser iguales entre sí, por lo tanto:
ESTADO GASEOSO
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, con respecto a los gases las fuerzas gravitatorias y de atracción entre particulas resultan insignificantes. Es considerado en algunos diccionarios como sinónimo de vapor, aunque no hay que confundir sus conceptos, ya que el termino de vapor se refiere estrictamente para aquel gas que se puede condensar por presurización a temperatura constante. Los gases se expanden libremente hasta llenar el recipiente que los contiene, y su densidad es mucho menor que la de los líquidos y sólidos.
Dependiendo de sus contenidos de energía o de las fuerzas que actúan, la materia puede estar en un estado o en otro diferente: se ha hablado durente la historia, de un gas ideal o de un sólido cristalino perfecto, pero ambos son modelos límites ideales y, por tanto, no tienen existencia real.
En los gases reales no existe un desorden total y absoluto, aunque sí un desorden más o menos grande.
En un gas, las moléculas están en estado de caos y muestran poca respuesta a la gravedad. Se mueven tan rápidamente que se liberan unas de otras. Ocupan entonces un volumen mucho mayor que en los otros estados porque dejan espacios libres intermedios y están enormemente separadas unas de otras. Por eso es tan fácil comprimir un gas, lo que significa, en este caso, disminuir la distancia entre moléculas. El gas carece de forma y de volumen, porque se comprende que donde tenga espacio libre allí irán sus moléculas errantes y el gas se expandirá hasta llenar por completo cualquier recipiente.
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TEORÍA CINÉTICO MOLECULAR DE LOS GASES
La teoría cinética de los gases explica las características y propiedades de la materia en general, y establece que el calor y el movimiento están relacionados, que las partículas de toda materia están en movimiento hasta cierto punto y que el calor es una señal de este movimiento.
La teoría cinética de los gases considera que los gases están compuestos por las moléculas, partículas discretas, individuales y separadas. La distancia que existe entre estas partículas es muy grande comparada con su propio tamaño, y el volumen total ocupado por tales corpúsculos es sólo una fracción pequeña del volumen ocupado por todo el gas. por tanto, al considerar el volumen de un gas debe tenerse en cuenta en primer lugar un espacio vacío en ese volumen.
El gas deja muchos espacios vacíos y esto explica la alta comprensibilidad, la baja densidad y la gran miscibilidad de unos con otros.
Hay que tener en cuenta que:
1. No existen fuerzas de atracción entre la moléculas de un gas.
2. Las moléculas de los gases se mueven constantemente en línea recta por lo que poseen energía cinética.
3. En el movimiento, las moléculas de los gases chocan elásticamente unas con otras y con las paredes del recipiente que las contiene en una forma perfectamente aleatoria.
4. La frecuencia de las colisiones con las paredes del recipiente explica la presión que ejercen los gases.
5. La energía de tales partículas puede ser convertida en calor o en otra forma de energía. pero la energía cinética total de las moléculas permanecerá constante si el volumen y la temperatura del gas no varían; por ello, la presión de un gas es constante si la temperatura y el volumen no cambian.
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domingo, 10 de abril de 2016
ENLACE QUÍMICO
Prácticamente todas las sustancias que encontramos en la naturaleza están formadas por átomos unidos. Las intensas fuerzas que mantienen unidos los átomos en las distintas sustancias se denominan enlaces químicos.
¿Por qué se unen los átomos?
Los átomos se unen porque, al estar unidos, adquieren una situación más estable que cuando estaban separados.
Esta situación de mayor estabilidad suele darse cuando el número de electrones que poseen los átomos en su último nivel es igual a ocho, estructura que coincide con la de los gases nobles.
Los gases nobles tienen muy poca tendencia a formar compuestos y suelen encontrarse en la naturaleza como átomos aislados. Sus átomos, a excepción del helio, tienen 8 electrones en su último nivel. Esta configuración electrónica es extremadamente estable y a ella deben su poca reactividad.
Podemos explicar la unión de los átomos para formar enlaces porque con ella consiguen que su último nivel tenga 8 electrones, la misma configuración electrónica que los átomos de los gases nobles. Este principio recibe el nombre de regla del octeto y aunque no es general para todos los átomos, es útil en muchos casos.
Distintos tipos de enlaces
Las propiedades de las sustancias dependen en gran medida de la naturaleza de los enlaces que unen sus átomos.
Existen tres tipos principales de enlaces químicos: enlace iónico, enlace covalente y enlace metálico. Estos enlaces, al condicionar las propiedades de las sustancias que los presentan, permiten clasificarlas en: iónicas, covalentes y metálicas o metales.
Enlace Iónico
Este enlace se produce cuando átomos de elementos metálicos (especialmente los situados más a la izquierda en la tabla periódica -períodos 1, 2 y 3) se encuentran con átomos no metálicos (los elementos situados a la derecha en la tabla periódica -especialmente los períodos 16 y 17).
En este caso los átomos del metal ceden electrones a los átomos del no metal, transformándose en iones positivos y negativos, respectivamente. Al formarse iones de carga opuesta éstos se atraen por fuerzas eléctricas intensas, quedando fuertemente unidos y dando lugar a un compuesto iónico. Estas fuerzas eléctricas las llamamos enlaces iónicos.
Enlace Covalente
Los enlaces covalentes son las fuerzas que mantienen unidos entre sí los átomos no metálicos (los elementos situados a la derecha en la tabla periódica -C, O, F, Cl, ...).
Estos átomos tienen muchos electrones en su nivel más externo (electrones de valencia) y tienen tendencia a ganar electrones más que a cederlos, para adquirir la estabilidad de la estructura electrónica de gas noble. Por tanto, los átomos no metálicos no pueden cederse electrones entre sí para formar iones de signo opuesto.
En este caso el enlace se forma al compartir un par de electrones entre los dos átomos, uno procedente de cada átomo. El par de electrones compartido es común a los dos átomos y los mantiene unidos, de manera que ambos adquieren la estructura electrónica de gas noble. Se forman así habitualmente moléculas: pequeños grupos de átomos unidos entre sí por enlaces covalentes.
Enlace Metálico
Para explicar las propiedades características de los metales (su alta conductividad eléctrica y térmica, ductilidad y maleabilidad, ...) se ha elaborado un modelo de enlace metálico conocido como modelo de la nube o del mar de electrones:
Los átomos de los metales tienen pocos electrones en su última capa, por lo general 1, 2 ó 3. Éstos átomos pierden fácilmente esos electrones (electrones de valencia) y se convierten en iones positivos, por ejemplo Na+, Cu2+, Mg2+. Los iones positivos resultantes se ordenan en el espacio formando la red metálica. Los electrones de valencia desprendidos de los átomos forman una nube de electrones que puede desplazarse a través de toda la red. De este modo todo el conjunto de los iones positivos del metal queda unido mediante la nube de electrones con carga negativa que los envuelve.
martes, 5 de abril de 2016
lunes, 28 de marzo de 2016
NÚMEROS CUÁNTICOS
Los números cuánticos son valores numéricos que nos indican las características de los electrones de los átomos. Están basados, desde luego, en la teoría atómica de Neils Bohr que es el modelo atómico más aceptado y utilizado en los últimos tiempos.
Pero además, la propuesta de Schrodinger, considerado como el 5° modelo atómico, radica en describir las características de todos los electrones de un átomo, y esto es lo que conocemos como número cuánticos.
Los números cuánticos más importantes son 4:
Número Cuántico Principal.
Número Cuántico Secundario.
Número Cuántico Magnético.
Número Cuántico de Spin.
Número Cuántico Principal (n): El número cuántico principal nos indica en que nivel se encuentra el electrón y por lo tanto también el nivel de energía. Este número cuántico toma valores enteros 1, 2, 3, 4, 5, 6, ó 7.
Número Cuántico Secundario (l): Este número cuántico nos indica en que subnivel se encuentra el electrón. Este número cuántico toma valores desde 0 hasta (n - 1). Según el número atómico tenemos los valores para l:
n=1 l = (n-1) = 0 = s "sharp"
n=2 l = (n-1) = 0, 1 = p "principal"
n=3 l = (n-1) = 0, 1, 2 = d "diffuse"
n=4 l = (n-1) = 0, 1, 2, 3 = f "fundamental"
n=5 l = (n-1) = 0, 1, 2, 3, 4 = g
n=6 l = (n-1) = 0, 1, 2, 3, 4, 5 = h
n=7 l = (n-1) = 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 = i
Número Cuántico Magnético (m): El número cuántico magnético nos indica las orientaciones de los orbitales magnéticos en el espacio. Los orbitales magnéticos son las regiones de la nube electrónica donde se encuentran los electrones. Este número cuántico depende de l y toma valores desde -l pasando por cero hasta +l. La fórmula para encontrar cuántos orbitales posee un subnivel es: m = 2l +1
Número Cuántico de Spin (s): El número cuántico de spin nos indica el sentido de rotación en el propio eje de los electrones en un orbital. Ya sea si se mueve al igual que las manecillas del reloj, o en sentido contrario, este número cuántico toma los valores de -1/2 y de +1/2.
Utilizando los 4 números cuánticos se puede especificar dónde se encuentra un determinado electrón, y los niveles de energía del mismo. Este tema es importante en el estudio de las radiaciones, la energía de ionización, así como de la energía liberada por un átomo en una reacción.
Al utilizar los números cuánticos debemos tomar en cuenta lo siguiente:
El Principio de Exclusión de Pauli dice que un electrón que ha sido asignado a cierto orbital, es capaz de existir en 2 estados, que se puede explicar admitiendo que el electrón puede rotar alrededor de un eje en cierto sentido o en el sentido opuesto. Estos 2 estados se describen mediante el número cuántico ms que puede tomar 1 de los 2 valores siguientes: +1/2 y – 1/2. Se dice entonces que en un átomo, no puede haber más de un electrón con los mismos valores de los números cuánticos n, l , ml y ms.
La Regla de Hund establece que cuando varios electrones ocupan orbitales degenerados, lo hacen, en lo posible, ocupando orbitales diferentes y con los spines desapareados paralelos. En otras palabras cuando se llena orbitales con un mismo nivel de energía, o en un mismo subnivel, se debe empezar llenando la mitad del subnivel con electrones de spin +1/2 para luego proceder a llenar los subniveles con electrones de spin contrario (-1/2).
Pero además, la propuesta de Schrodinger, considerado como el 5° modelo atómico, radica en describir las características de todos los electrones de un átomo, y esto es lo que conocemos como número cuánticos.
Los números cuánticos más importantes son 4:
Número Cuántico Principal.
Número Cuántico Secundario.
Número Cuántico Magnético.
Número Cuántico de Spin.
Número Cuántico Principal (n): El número cuántico principal nos indica en que nivel se encuentra el electrón y por lo tanto también el nivel de energía. Este número cuántico toma valores enteros 1, 2, 3, 4, 5, 6, ó 7.
Número Cuántico Secundario (l): Este número cuántico nos indica en que subnivel se encuentra el electrón. Este número cuántico toma valores desde 0 hasta (n - 1). Según el número atómico tenemos los valores para l:
n=1 l = (n-1) = 0 = s "sharp"
n=2 l = (n-1) = 0, 1 = p "principal"
n=3 l = (n-1) = 0, 1, 2 = d "diffuse"
n=4 l = (n-1) = 0, 1, 2, 3 = f "fundamental"
n=5 l = (n-1) = 0, 1, 2, 3, 4 = g
n=6 l = (n-1) = 0, 1, 2, 3, 4, 5 = h
n=7 l = (n-1) = 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 = i
Número Cuántico Magnético (m): El número cuántico magnético nos indica las orientaciones de los orbitales magnéticos en el espacio. Los orbitales magnéticos son las regiones de la nube electrónica donde se encuentran los electrones. Este número cuántico depende de l y toma valores desde -l pasando por cero hasta +l. La fórmula para encontrar cuántos orbitales posee un subnivel es: m = 2l +1
Número Cuántico de Spin (s): El número cuántico de spin nos indica el sentido de rotación en el propio eje de los electrones en un orbital. Ya sea si se mueve al igual que las manecillas del reloj, o en sentido contrario, este número cuántico toma los valores de -1/2 y de +1/2.
Utilizando los 4 números cuánticos se puede especificar dónde se encuentra un determinado electrón, y los niveles de energía del mismo. Este tema es importante en el estudio de las radiaciones, la energía de ionización, así como de la energía liberada por un átomo en una reacción.
Al utilizar los números cuánticos debemos tomar en cuenta lo siguiente:
El Principio de Exclusión de Pauli dice que un electrón que ha sido asignado a cierto orbital, es capaz de existir en 2 estados, que se puede explicar admitiendo que el electrón puede rotar alrededor de un eje en cierto sentido o en el sentido opuesto. Estos 2 estados se describen mediante el número cuántico ms que puede tomar 1 de los 2 valores siguientes: +1/2 y – 1/2. Se dice entonces que en un átomo, no puede haber más de un electrón con los mismos valores de los números cuánticos n, l , ml y ms.
La Regla de Hund establece que cuando varios electrones ocupan orbitales degenerados, lo hacen, en lo posible, ocupando orbitales diferentes y con los spines desapareados paralelos. En otras palabras cuando se llena orbitales con un mismo nivel de energía, o en un mismo subnivel, se debe empezar llenando la mitad del subnivel con electrones de spin +1/2 para luego proceder a llenar los subniveles con electrones de spin contrario (-1/2).
PROPIEDADES DE LA MATERIA
Una sustancia se identifica y distingue de otras por medio de sus propiedades o cualidades físicas y químicas. Las propiedades son las diversas formas en que impresionan los cuerpos materiales a nuestros sentidos o a los instrumentos de medida. Así podemos diferenciar el agua del alcohol, el hierro del oro, azúcar de la sal, etc.
Las propiedades de la materia se clasifican en dos grandes grupos: generales y especificas.
I. Propiedades Generales:
Son las propiedades que presenta todo cuerpo material sin excepción y al margen de su estado físico, así tenemos:
- Masa: Es la cantidad de materia contenida en un volumen cualquiera, la masa de un cuerpo es la misma en cualquier parte de la Tierra o en otro planeta.
- Volumen: Un cuerpo ocupa un lugar en el espacio
- Peso: Es la acción de la gravedad de la Tierra sobre los cuerpos. En los lugares donde la fuerza de gravedad es menor, por ejemplo, en una montaña o en la Luna, el peso de los cuerpos disminuye.
- Divisibilidad: Es la propiedad que tiene cualquier cuerpo de poder dividirse en pedazos más pequeños, hasta llegar a las moléculas y los átomos.
- Porosidad: Como los cuerpos están formados por partículas diminutas, éstas dejan entre sí espacios vacíos llamados poros.
- La inercia: Es una propiedad por la que todos los cuerpos tienden a mantenerse en su estado de reposo o movimiento.
- La impenetrabilidad: Es la imposibilidad de que dos cuerpos distintos ocupen el mismo espacio simultáneamente.
- La movilidad: Es la capacidad que tiene un cuerpo de cambiar su posición como consecuencia de su interacción con otros.
- Elasticidad: Propiedad que tienen los cuerpos de cambiar su forma cuando se les aplica una fuerza adecuada y de recobrar la forma original cuando se suspende la acción de la fuerza. La elasticidad tiene un límite, si se sobrepasa el cuerpo sufre una deformación permanente o se rompe. Hay cuerpos especiales en los cuales se nota esta propiedad, como en una liga, en la hoja de un cuchillo; en otros, la elasticidad se manifiesta poco, como en el vidrio o en la porcelana.
II. Propiedades Especificas:
Son las propiedades peculiares que caracterizan a cada sustancia, permiten su diferenciación con otra y su identificación.
Entre estas propiedades tenemos: densidad, punto de ebullición, punto de fusión, índice de refracción de luz, dureza, tenacidad, ductibilidad, maleabilidad, solubilidad, reactividad, actividad óptica, energía de ionización, electronegatividad, acidez, basicidad, calor latente de fusión, calor latente de evaporización, etc.
Las propiedades especificas pueden ser químicas o físicas dependiendo si se manifiestan con o sin alteración en su composición interna o molecular.
1. Propiedades Físicas: Son aquellas propiedades que impresionan nuestros sentidos sin alterar su composición interna o molecular.
Ejemplos: densidad, estado físico (solido, liquido, gaseoso), propiedades organolépticas (color, olor, sabor), temperatura de ebullición, punto de fusion, solubilidad, dureza, conductividad eléctrica, conductividad calorífica, calor latente de fusión, etc.
A su vez las propiedades físicas pueden ser extensivas o intensivas.
Propiedades Extensivas: el valor medido de estas propiedades depende de la masa. Por ejemplo: inercia, peso, área, volumen, presión de gas, calor ganado y perdido, etc.
Propiedades Intensivas: el valor medido de estas propiedades no depende de la masa. Por ejemplo: densidad, temperatura de ebullición, color, olor, sabor, calor latente de fusión, reactividad, energía de ionización, electronegatividad, molécula gramo, átomo gramo, equivalente gramo, etc.
2. Propiedades Químicas: son aquellas propiedades que se manifiestan al alterar su estructura interna o molecular, cuando interactúan con otras sustancias.
Ejemplos: El Fe se oxida a temperatura ambiental y el Oro no se oxida; el CH4 es combustible y el CCl4 no es combustible; el Sodio reacciona violentamente con el agua fria para formar Hidróxido de Sodio y el Calcio reacciona muy lentamente con el agua para formar Hidróxido de Calcio; el alcohol esinflamable y el H2O no lo es; el acido sulfúrico quema la piel y el acido nítrico no, etc.
Resumiendo, las propiedades químicas de la materia son:
- Reactividad Química
- Combustión
- Oxidación
- Reducción
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