Tema 6: Los estados de la materia

Tema 6: Los estados de la materia

La materia aparece en tres estados de agregación

CLASIFICACIÓN DE LAS SUSTANCIAS MATERIALES

Tipos de mezclas

Homogéneas

Heterogéneas

Coloides

Propiedades intermedias entre homogéneas y heterogéneas.

Sus componentes no pueden distinguirse a simple vista.

Sus componentes pueden distinguirse a simple vista.

1 sola fase

Más de una fase

Los coloides presentan el efecto Tyndall: dispersan la luz

TEORÍA CINÉTICO-MOLECULAR DE LA MATERIA

Las sustancias están formadas por partículas que:

• Están unidas por fuerzas de cohesión.

• Tienen agitación térmica: las partículas se mueven constantemente (energía cinética).

La teoría cinético molecular explica los estados de agregación.

La temperatura y la presión

Temperatura

Presión

Medida de la energía cinética de las partículas. En el S.I. se mide en Kelvin (K) temperatura absoluta. No existe una temperatura inferior al cero absoluto.

Es fuerza por unidad de superficie. La presión atmosférica se debe a las columnas de aire sobre nosotros. Disminuye con la altitud y hace que los puntos de ebullición sean menores en la montaña que a nivel del mar.

T(K)= T(ºC) + 273,15

Ejemplos

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VAPORIZACIÓN

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Curvas tiempo-temperatura

Durante un cambio de estado no cambia la temperatura: la energía suministrada (o retirada) en forma de calor se dedica a romper (o formar) las fuerzas de cohesión.

• Líneas horizontales: cambios de estado.

• Líneas oblicuas: cambio de la temperatura dentro de un estado de agregación.

Curvas de calentamiento

Curvas de enfriamiento

Los puntos de fusión y de ebullición pueden leerse en ambos tipos de curvas.

• Punto de fusión = "punto de congelación"

• Punto de ebullición = "punto de condensación"

MÉTODOS DE SEPARACIÓN DE MEZCLAS

Criba o tamizado

Separación magnética

Filtración

Para separar un sólido de un líquido en el cual no se disuelve. Se utiliza un filtro acoplado a un embudo, que deja pasar el líquido y retiene el sólido.

Aprovecha el diferente tamaño de partícula. Un tamiz deja pasa el sólido de menor tamaño y deja pasar el de mayor tamaño.

Para separar un sólido con propiedades ferromagnéticas de otras sustancias no ferromagnéticas. Se acerca un imán a la mezcla para atraer el sólido.

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MÉTODOS DE SEPARACIÓN DE MEZCLAS

Cristalización/evaporación

Decantación

Destilación

Se emplea para separar dos líquidos miscibles (es decir, que se pueden mezclar) con distinto punto de ebullición. La mezcla se introduce en un matraz y se calienta. Cuando se alcanza la temperatura de ebullición de uno de los líquidos, pasa a estado gaseoso y asciende hasta llegar hasta un tubo refrigerante en el que se enfría, se condensa y ¡pasa a un segundo matraz.

Se emplea para separar dos líquidos inmiscibles (es decir, que no pueden mezclarse) de distinta densidad. La mezcla se vierte a un embudo de decantación. El líquido de mayor densidad queda al fondo, mientras que el líquido de mayor densidad queda arriba. Se deja caer el líquido más denso a un líquido colocado debajo, mientras que el menos denso queda en el embudo.

Se emplea para separar un sólido disuelto en un líquido (como sales en agua). Se vierte la mezcla dentro de un recipiente y se evapora el disolvente. Se forman cristales en el recipiente. Cuanto más lenta sea la evaporación, más grandes son los cristales.

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Disoluciones químicas

Una disolución es una mezcla homogénea formada por:

• Un disolvente. Es la sustancia en mayor proporción, el medio en que están disueltos los solutos.

• Uno o más solutos. Sustancias en menor proporción distribuidas por todo el volumen del disolvente.

Concentración en gramos por litro

Ejemplo 1

Ejemplo 2

Ejemplo 3

Problema: Se disuelven 20 gramos de dicromato de potasio en agua hasta obtener 200 mL de disolución. Calcular la concentración en g/L de la disolución.

Soluto: dicromato de potasio. Disolvente: agua. msol = 20 g VDIS = 200 mL =0,2 L c(g/L)= 20 g / 0,2 L = 100 g/L

En la cima de una montaña, tenemos menos columnas de aire sobre nosotros que a nivel del mar, por lo que la presión atmosférica allí arriba es menor. Esto hace, por ejemplo, que la temperatura de ebullición del agua en la cima del monte Everest sea de unos 80ºC.

Expresa 20ºC en Kelvin. 20ºC + 273,15 = 293,15 K Expresa 50 K en grados Celsius. 50 K - 273,15 = -223,15 ºC Expresa -300ºC en Kelvin. -300ºC + 273,15 = -26,85 K. Esta temperatura no existe, porque no existen temperaturas inferiores al cero absoluto.

Problema: ¿cuántos gramos de NaCl hay que pesar para preparar 150 mL de una disolución de suero fisiológico de concentración 90 g/L de dicha sal?

c(g/L)=90 g/LVDIS = 150 mL=0,15 mL c(g/L)=msol (g) / VDIS (L) Despejando: msol= c(g/L) * VDIS(L) msol= 90*0,15=13,5 g Hay que disolver 13,5 gramos de NaCl

Problema: se mezclan 20 mL de alcohol etílico con 90 mL de agua. ¿Cuál es la concentración de alcohol en g/L? Dato: la densidad del alcohol es 789 g/L.

Soluto: alcohol Disolvente: agua Valcohol= 20 mL =0,02 L Vagua = 90 mL= 0,09 L Primero calculamos los gramos de alcohol despejando de la fórmula de la densidad. malcohol = Valcohol * dalcohol=0,02*789 = 15,78 g El volumen de la disolución lo podemos aproximar como la suma de los volúmenes del soluto y del disolvente: VDIS = Valcohol + Vagua = 0,02 + 0,09 =0,11 L Finalmente, usamos la fórmula de la concentración: c(g/L)= malcohol / VDIS = 15,78 g / 0,11 L = 143,45 g/L