Fisicoquimica temas varios

Unidad 1
PROPIEDADES DE LOS GASES, LOS SÓLIDOS Y LOS LÍQUIDOS
La materia se presenta en tres estados de agregación: sólido, líquido y gaseoso. Para comprender las propiedades que presentan estos estados de agregación, basta considerar a la materia como formada por partículas discretas que, de acuerdo con las fuerzas que se producen cuando estas partículas interactúan, determinan el estado deagregación.

LA NATURALEZA DE LOS GASES
Los gases constituyen la forma más simple de la materia, y muestran un comportamiento típico que los caracteriza. Por ejemplo, tienden a llenar completamente el recipiente que los contiene, lo que demuestra que las partículas en los gases se mueven libremente en el espacio. Son fácilmente compresibles, lo que indica que existe mucho espacio libre entre laspartículas. Pero la característica más relevante es que ejercen presión, lo que sugiere que se mueven aleatoriamente, chocando entre sí y contra las paredes del recipiente que los contiene. De acuerdo con estas características, los gases pueden ser descriptos como una colección de partículas moviéndose en forma libre y aleatoria, chocando permanentemente entre ellas y contra las paredes delrecipiente que las contiene (Figura 1.1).

Figura 1.1. Esquema de las partículas gaseosas encerradas en un volumen, moviéndose en forma aleatoria, y ejerciendo presión contra las paredes del recipiente.

P
Comportamiento de los gases
A pesar de su naturaleza caótica, el comportamiento de los gases no sólo puede estudiarse científicamente, sino que, de hecho, fue la primer forma de la materia enser estudiada. Estos estudios dieron lugar a las leyes de Boyle (1661) y Charles (1787), que describen su comportamiento general. Los gases se caracterizan por variar sus propiedades físicas con la presión, la temperatura y la cantidad. Veremos en detalle cada uno de estos factores.

La dependencia con la presión
Robert Boyle notó que cuanto mayor es la presión de un gas, menor es su volumen. Porlo tanto, pudo establecer que el volumen es inversamente proporcional a la presión aplicada, si la temperatura y la cantidad permanecen constantes. Simbólicamente, la Ley de Boyle se expresa como:

V∝

1 P

donde el símbolo ∝ representa la proporcionalidad. Una forma equivalente de expresar la Ley de Boyle es:

PV = cte.

a T y m fijas

Gráficamente, la Ley de Boyle puederepresentarse de varias formas (Figura 1.2):

V

V

1/P

P

Figura 1.2. Representación gráfica de la Ley de Boyle. Para bajas presiones, el volumen aumenta, y viceversa. Para presiones muy altas, el comportamiento predicho por la Ley de Boyle no se verifica. Nótese que para altas presiones, la Ley de Boyle no se cumple. Estas desviaciones al modelo matemático propuesto se verifican cuando el gas esmuy denso o está frío. En la Figura 1.3 se esquematiza la Ley de Boyle. Cuando un gas se encuentra ocupando un volumen determinado, ejerce una presión dada por los choques que sus partículas ejercen contra la pared del recipiente. El efecto de un aumento de presión produce una disminución del volumen ocupado por las partículas, con el consecuente aumento de choques contra las paredes. La Ley deBoyle establece una dependencia inversa sencilla, que permite predecir el efecto del cambio de la presión sobre un gas. De esta manera, es fácil predecir que si la presión aumenta al doble, el volumen disminuirá a la mitad, y así sucesivamente.

P

Figura 1.3. Esquema de la Ley de Boyle para un gas. Un aumento de la presión provoca una disminución del volumen.

Dependencia con la temperaturaLa dependencia del comportamiento de un gas con la temperatura fue estudiada por Charles, quien determinó que el volumen de un gas es proporcional a la temperatura cuando la presión y la cantidad permanecen constantes. Simbólicamente, la Ley de Charles se representa como: V∝T y gráficamente (Figura 1.4):

V

T

Figura 1.4. Representación gráfica de la Ley de Charles

Al igual que la...