Conceptos Fundamentales de Química: Materia, Estados y Leyes de los Gases

Conceptos Fundamentales de Química

Definiciones Clave

Materia

Es todo aquello que tiene masa y ocupa un volumen.

Densidad

La densidad de un cuerpo es la masa que contiene cada unidad de volumen y se representa por la letra d.

d = m/v

Teoría Cinética

Explica que la materia está formada por partículas extremadamente pequeñas que se encuentran en continuo movimiento.

Estados de la Materia

Sólidos

Las partículas de los sólidos se encuentran unidas por grandes fuerzas de cohesión y están muy próximas entre ellas, por lo que su volumen es constante y su forma constante.

• Volumen: Constante
• Forma: Constante

Líquidos

Las partículas de los líquidos se unen por fuerzas mucho más débiles que las de los sólidos, pueden adoptar distintas formas, es decir, pueden fluir o derramarse.

• Volumen: Constante
• Forma: Variable

Gases

Las partículas de los gases se encuentran unidas por fuerzas tan débiles que pueden llegar a despreciarse y están muy separadas, con plena libertad y movimiento caótico.

• Volumen: Variable
• Forma: Variable

Temperatura y Escalas

Temperatura

Es la magnitud que mide la energía cinética media de las partículas de un cuerpo. El valor de la temperatura se mide con termómetros.

Escala Celsius o Centígrada

Define la fusión del hielo a 0ºC y la ebullición del agua a 100ºC.

Escala Kelvin

Define la fusión del hielo a 273K y la ebullición del agua a 373K.

Relación entre escalas: K = ºC + 273

Cambios de Estado

Definición General

Es un proceso físico por el que una sustancia pasa de un estado a otro sin que se altere la naturaleza de la sustancia.

Fusión

Es el proceso en el que un sólido pasa a líquido.

Vaporización

Proceso por el que un líquido pasa a gas. Existen dos tipos:

• Evaporación: Un líquido pasa a gas de forma lenta (ocurre a cualquier temperatura).
• Ebullición: Un líquido pasa a gas de forma rápida (ocurre a una temperatura específica, el punto de ebullición).

Punto de Fusión

Es la temperatura a la que un sólido se funde cuando la presión exterior es una atmósfera.

Punto de Ebullición

Es la temperatura a la que un líquido hierve cuando la presión exterior es de una atmósfera.

Presión Atmosférica

Es la presión que ejerce la atmósfera sobre la superficie terrestre y sobre los cuerpos que se encuentran en ella.

Procesos de Cambio de Estado (Detalle)

• Fusión y Solidificación: Al aumentar la temperatura, las partículas vibran hasta que vencen sus fuerzas de cohesión y se rompe la estructura sólida.
• Evaporación y Condensación: Las partículas más rápidas y con mayor energía llegan a la superficie del líquido y, por tanto, se evaporan.
• Ebullición: Al aumentar la temperatura de un líquido hasta que la presión de vapor iguala la presión externa, se forman burbujas en todo el volumen y hierve.
• Sublimación: Algunos sólidos tienen partículas con tanta energía que pasan directamente del estado sólido al gaseoso sin pasar por el estado líquido.

Propiedades y Leyes de los Gases

Propiedades Generales de los Gases

Los gases ocupan todo el volumen del que disponen y ejercen presión sobre las paredes del recipiente.

Ley de Boyle-Mariotte

P₁ × V₁ = P₂ × V₂

Para la misma masa de gas, si la temperatura se mantiene invariable, cuando la presión aumenta el volumen disminuye y viceversa.

1ª Ley de Charles y Gay-Lussac

V₁ / T₁ = V₂ / T₂

Para la misma masa de gas, si la presión se mantiene invariable, cuando la temperatura aumenta el volumen también aumenta y viceversa.

2ª Ley de Charles y Gay-Lussac

P₁ / T₁ = P₂ / T₂

Para la misma masa de gas, si el volumen se mantiene invariable, cuando la temperatura aumenta la presión también aumenta y viceversa.

Efecto de la Presión

Cuanto mayor es la fuerza aplicada sobre una superficie, mayor es la presión.