Estados de la materia

Química
Unidad IV: Estados de la materia
Dr. Alfonso J. Chirinos Padrón
Contenido
 Gases
• Propiedades de los gases
• Gases en la tabla periódica
• Leyes elementales de los gases
• Ecuación de estado de gases ideales.
• Aplicaciones.
• Teoría cinético-molecular de los gases.
• Gases no ideales (reales). Ecuación de van der Waals.
 Líquidos y sólidos
• Estructura de los líquidos.
•Fuerzas intermoleculares
• Líquidos en la tabla periódica
• Equilibrio líquido-vapor.
• Diagrama de fases. Regla de fases.
• Propiedades de los líquidos:
Viscosidad
Tensión superficial.
• Propiedades de los sólidos.
• Estructuras cristalinas.
• Tipos de sólidos.
Propiedades de los gases
Cuando se calienta un líquido lo suficiente, el mismo comienza a evaporarse o a
hervir. En elproceso se dice que la sustancia experimenta una transición de la fase
líquida a la fase gaseosa (cambio de estado o cambio de fase). Durante el cambio de
fase, las partículas en el líquido se liberan y pasan al espacio como moléculas de un gas;
el proceso está acompañado por un gran cambio (aumento) en volumen. Las moléculas
gaseosas no cambian en tamaño sino en separación.
Comprimir un gas esmuy fácil (comparado con un líquido), el volumen de un gas
varía inversamente con la presión aplicada (ley de Boyle). Los gases pueden expandirse
indefinidamente y siempre tienden a ocupar los recipientes completamente y
uniformemente. Debido a la gran separación de sus moléculas o átomos, todos los gases
se mezclan para formar soluciones homogéneas, el aire es una solución de este tipo.Asumiendo las condiciones estándar de temperatura y presión existentes en el
planeta, las consideraciones para que una sustancia exista en el estado gaseoso incluyen
su masa atómica o molecular, la intensidad de la fuerza que mantiene unidas a sus
partículas (átomos, moléculas o iones) y la geometría molecular. Las características de
los tres estados comunes de la materia en el planeta se muestranen la tabla 1.

Tabla 1: Características de los tres principales estados de la materia
Estado

Volumen/Forma

Gas

Adopta el volumen y
forma del recipiente
que lo contiene.

Líquido

Sólido

Densidad Compresibilidad

Volumen definido y
adopta la forma del
recipiente que lo
contiene.
Volumen y forma
definida

Baja

Alta

Alta

Muy
compresible

Ligeramentecompresible
Virtualmente
incompresible

Movimiento de
moléculas
Movimiento muy libre, y
aleatorio,
moléculas
poseen alto nivel de
energía
Moléculas,
iones
o
átomos
tienen
libre
movimiento, se deslizan
entre sí.
Moléculas, iones o
átomos vibran alrededor
de posiciones fijas.

Gases en la tabla periódica
Solo once elementos de la tabla periódica existen en el estado gaseoso atemperatura ambiente. Se incluyen los gases nobles (He, Ne, Ar, Kr, Xe y Rn), todos
monoatómicos, hidrógeno, nitrógeno, oxigeno, flúor y cloro, todos biatómicos (el ozono,
O3, también es un gas).
La mayoría de los gases a temperatura ambiente poseen masas atómicas o
moleculares relativamente bajas. La tabla 2 muestra una lista de gases típicos a
temperatura ambiente, resaltando los elementales(aquellos que existen en la tabla
periódica como elementos).
Leyes elementales de los gases
Ley de Boyle
Probablemente el experimento más sencillo que se puede hacer con un gas es
atrapar una muestra de aire y medir su volumen a diferentes presiones manteniendo la
temperatura constante. En 1662, cuando trabajaba con aire, Sir Robert Boyle midió la
longitud, d, de una columna de aire atrapada adiferentes presiones, h, de mercurio.
Boyle también midió la presión barométrica.
Boyle encontró que para una cierta cantidad de un gas a una temperatura
constante, el volumen del gas es inversamente proporcional a su presión.

PV = constante
La expresión es conocida como la ley de Boyle.
Tabla 2: Gases típicos a temperatura ambiente
Elemento o compuesto
Hidrógeno (H2)
Helio (He)...