Conceptos Fundamentales de Química y Física de Materiales: Propiedades y Fenómenos

Conceptos Fundamentales de Química y Física de Materiales

Propiedades de los Líquidos

• Líquidos Comunes: Metanol, ácido sulfúrico, alcohol etílico, benceno, glicerina.
• Propiedades Intrínsecas: Viscosidad, cohesión, tensión superficial.

Tensión Superficial

La tensión superficial del agua es el efecto físico que endurece la capa superficial del agua. Es una manifestación de las fuerzas intermoleculares en los líquidos.

Cohesión y Adhesión

• Cohesión: Fuerza de atracción entre moléculas iguales (ejemplos: vidrio, mercurio, hielo).
• Adhesión: Es una fuerza de atracción entre moléculas diferentes.

Viscosidad y Flujo

La viscosidad de los líquidos es directamente proporcional a la cohesión intermolecular.

• Fluido Newtoniano (ej. agua): Sustancia que, debido a su poca cohesión intermolecular, carece de forma propia y adopta la forma del recipiente que lo contiene.
• Fluido No Newtoniano: Aquel cuya viscosidad varía con el gradiente de tensión que se aplica (se deforma en la dirección de la fuerza aplicada, ej. manteca).

Relación importante: Ley de Poiseuille = Ley de Hagen.

Fenómenos Gaseosos y Presión

Presión de Vapor

Se define como la presión de saturación.

Características del Estado Gaseoso

El estado gaseoso es el más simple para estudiarlo.

• Un sistema de gas se puede someter a un proceso de compresión y expansión.
• GAS: Tiene una baja viscosidad. Las moléculas de los gases ocupan un volumen muy grande debido a su baja densidad.

Nota sobre Presión Externa: La presión externa a la atmósfera sobre el espacio no tiene influencia entre sólido y líquido.

Solubilidad

La solubilidad del dióxido de carbono es mayor porque reacciona con el agua.

Termodinámica y Procesos

Conceptos Termodinámicos

• Proceso Espontáneo: Es un proceso que transcurre por sí mismo, sin intervención de una influencia externa.
• Equilibrio Térmico: Es el estado en el que se igualan las temperaturas de dos cuerpos que inicialmente tenían diferentes temperaturas.
• Energía Interna: La energía cinética promedio de las partículas de un sistema es lo que en la termodinámica se llama energía interna.

Leyes y Ciclos

• Ley de Carnot: Consta de dos transformaciones isotérmicas y dos adiabáticas.
• Reacciones Endorgénicas: Se manifiestan durante los procesos anabólicos, ya que requieren que se les agregue energía a los reactivos.
• RNE (Reacción no espontánea): Es una reacción química en donde el aumento de energía libre es positivo.

Propiedades de la Materia y Transiciones de Fase

• Punto de Fusión: Es la temperatura a la cual la materia pasa de estado sólido a estado líquido (se funde).
• Punto de Ebullición: Es la temperatura a la cual se produce la transición de la fase líquida a la gaseosa.

Entropía

La Entropía fue descubierta por Clausius (1854). Es una medida del desorden que posee un sistema. Cuanto más desordenado sea, mayor entropía posee; también nos indica la dirección que siguen los procesos espontáneos.

Física del Estado Sólido y Laboratorio

Fenómenos Cristalinos

• Polimorfismo: Capacidad de un material sólido de existir en más de una forma o estructura cristalina.
• Ley de Bragg: Permite estudiar las direcciones en las que la difracción de los rayos X sobre la superficie de un cristal produce interferencias constructivas, dado que permite predecir los ángulos en los que los rayos X son difractados por un material con estructura atómica periódica.

Descubrimientos Científicos

• Pierre Curie: Descubrió la piezoelectricidad, es decir, la presencia de una polarización eléctrica cuando se aplica una presión.
• Ley de Dulong y Petit: Se encarga de estudiar la similitud de los calores específicos molares de los metales.

Materiales de Laboratorio

Materiales de laboratorio: Plancha calefactora, tubo de ensayo, embudo, papel de filtro, soporte universal.