Apuntes estados de agregación

La materia:
En la naturaleza existen distintos estados en los que se presenta la materia.
Sólido, líquido y gaseoso
Muchas sustancias pueden encontrarse en los tres estados de agregación. Como el agua.
La materia en cada uno de sus estados, tiene una propiedades que se clasifican en características o independientes o no
característica o dependientes.
Ejemplo:
Independientes: Temperatura, densidad
d
m
, punto de fusión, color, brillo, dureza...
v
Dependientes: masa, volumen...
Las propiedades independientes sirven para diferenciar los distintos tipos de materia.
Teoría cinético- molecular de la materia:
La materia está formada por partículas, átomos o moléculas , que se mantienen unidos entre sí por la acción de fuerzas de
atracción.
Las partículas que componen la materia están en movimiento continuo
Cuanto mayor es la temperatura, mayor es su movimiento.
Estudio del estado sólido
La mayoría de los compuestos que nos rodean, en las condiciones ambientales son sólidos: la tiza, la pizarra, el papel, etc.
Todos los compuestos sólidos se caracterizan por tener forma y volumen constantes y por ser, generalmente, indeformables
(aunque algunos como los plásticos y otros polímeros -gomas, cauchos...- sean relativamente elásticos).
Estas propiedades se explican por la ordenación interna de las partículas que los forman.
Todos los sólidos tienen una estructura interna cristalina pero, en función de la forma externa que presenten, pueden ser
sólidos cristalinos o sólidos cristalizados. Por tanto, la diferencia entre unos y otros está en su estructura externa.
Los sólidos cristalizados, como la sal común (NaCI), adoptan externamente formas poliédricas, mientras que los sólidos
cristalinos, por ejemplo el diamante, no tienen este aspecto exterior.
Existen otras sustancias, denominadas amorfas, que no presentan ni estructura ni forma cristalina y parecen sólidos porque
poseen sus dos principales características: la rigidez y la incompresibilidad. Ejemplo de ellas son los vidrios y los plásticos.
Actualmente, a estas sustancias se las considera líquidos con elevada viscosidad, es decir,
con un rozamiento interno tan elevado que las impide fluir, por este motivo tienen siempre
la misma forma, como si fueran sólidos.
Estudio del estado líquido
En el estado líquido, la energía cinética (de movimiento) de las partículas es suficiente para dotarlas de movimiento de
vibración, de rotación e incluso de traslación, pero no para que se separen unas de otras, como les ocurre a las del estado
gaseoso. Las moléculas en estado líquido están en constante movimiento dentro del volumen del recipiente que las contiene
y, mientras su energía no varíe, el volumen que ocupan permanecerá constante.
Una sustancia en estado líquido es un fluido sin forma definida, depende del recipiente que lo contenga, pero su volumen es
constante. Tampoco son compresibles.
Al aumentar la temperatura se incrementa la energía cinética de las moléculas y, por tanto, su movilidad. Ello hace que
disminuyan las fuerzas de interacción entre las moléculas, lo que provoca que éstas se separen y aumente el volumen del
líquido. En ese momento se produce el cambio de estado de líquido-gas (vaporización), que durará hasta que todas las moléculas en estado líquido pasen al estado gaseoso.
Cuando la temperatura disminuye también lo hace la energía cinética de las moléculas y con ello su movilidad. Si la temperatura desciende lo suficiente, las moléculas pueden reducir tanto su fluidez que adquieran una estructura cristalina definida, propia del estado sólido. En ese instante se produce el cambio de estado líquido-sólido (solidificación), que continuará
hasta que todas las moléculas dejen de fluir y se fijen en la red cristalina.
Estudio del estado gaseoso
El estado gaseoso se caracteriza porque la fuerza de atracción entre las moléculas que lo componen son prácticamente nulas. Este hecho va a proporcionar a los gases unas propiedades características.
No tienen ni forma ni volumen constantes, se adaptan al recipiente que los contiene ocupándolo totalmente, son fácilmente
compresibles.
Las propiedades de los gases van a depender de las condiciones externas. Las variables que definen el estado gaseoso son la
presión, el volumen y la temperatura. Cualquier variación en una de ellas implicará un cambio en las otras dos, ya que las
tres variables están íntimamente ligadas entre sí.
Leyes de los gases
• Temperatura constante
Supongamos que tenemos un gas dentro de un recipiente en el que la temperatura va a permanecer constante
Cuando la temperatura permanece constante, si se aumenta la presión disminuye el volumen del gas.
P·V=Cte
P1·V1=P2·V2
•Presión constante
Cuando la presión es constante, un aumento de la temperatura provoca un aumento de volumen del gas.
V1 V2

T1 T2
V
 Cte
T
•Volumen constante
Si tenemos un gas dentro de un recipiente indeformable, es decir, con volumen constante, y aumentamos la temperatura,
aumentará la energía cinética de las partículas provocando un incremento del número de choques que se producen. Este
hecho hace que aumente la presión en el interior del recipiente, pues según la teoría cinético-molecular: la presión de un
gas es proporcional al número de choques que sus partículas ejercen contra las paredes del recipiente que lo contiene.
Cuando el volumen permanece constante, al aumentar la temperatura aumenta la presión que ejerce el gas.
P
 Cte
T
,
P1 P2

T1 T2
•Ecuación de los gases ideales
PV
P  V P  V2
 cte
, 1 1  2
T
T1
T2
Cambios de estado y teoría cinético-molecular
Si modificamos las fuerzas con las que están unidas las moléculas que conforman la materia, variando la temperatura o la
presión, se puede conseguir también que la materia cambie de estado de agregación.
Si se calienta progresivamente una determinada masa de hielo, comprobaremos que éste se funde a 0 °C y hasta que no se
haya fundido toda la masa de hielo, la temperatura no subirá de los 0 °C.
Si se sigue calentando, el agua líquida subirá de temperatura hasta alcanzar un valor aproximado a los 100 °C, en ese momento comenzará la vaporización y el termómetro no cambiará hasta que no se agote toda la masa de agua líquida.
La teoría cinético-molecular explica los cambios de estado de la siguiente forma:
I. Al calentar un sólido, las partículas que lo componen, sean átomos o moléculas, aumentan su energía cinética y con ella
su velocidad, con lo que su vibración será más intensa. Llegará un momento en que las partículas se separan unas de otras,
venciendo las fuerzas de atracción que las mantenían unidas. Esto ocurre a la temperatura de fusión, y de esta forma el
sólido se puede convertir en líquido.
2. Cuando seguimos comunicando calor al líquido, las partículas siguen aumentando su energía cinética y con ella su velocidad, pero como en el estado líquido tienen más libertad de movimiento, llegará un momento en que las partículas adquieran la energía cinética suficiente como para pasar al estado gaseoso. Esto ocurre a la temperatura de ebullición.
3. Si se continúa calentando el gas, la energía cinética de las partículas aumentará y con
ella su velocidad, y por tanto la presión que ejercen, o si es posible, su volumen.
Nombre de los cambios de estado
Sublimación
Solidificación
Sólido
Condensación
Gas
Líquido
Fusión
Vaporización
Sublimación