Fundamentos Esenciales de Laboratorio, Estados de la Materia y Leyes de los Gases

Normas de Seguridad en el Laboratorio

• 1. Utilizar los lavaojos en caso de salpicaduras de productos químicos.
• 2. Utilizar guantes y gafas de seguridad.
• 3. No comer, beber ni masticar chicle dentro del laboratorio.
• 4. Manejar los aparatos eléctricos con seguridad y nunca con las manos mojadas.
• 5. No pipetear líquidos con la boca; utilizar siempre las peras de seguridad.
• 6. Si necesitas desechar algo, preguntar al profesor cómo hacerlo correctamente.

El Método Científico: Pasos Fundamentales

1. Observación: Examinar y analizar fenómenos concretos, planteando preguntas sobre los mismos.
2. Elaboración de Hipótesis: Dar una posible explicación del fenómeno y responder a las preguntas planteadas. Cada posible respuesta es una hipótesis.
3. Experimentación: Reproducir los fenómenos observados en condiciones controladas para verificar su veracidad.
4. Análisis de Resultados: Los ordenadores permiten manejar cálculos y tablas de manera eficiente.
5. Obtención de Conclusiones, Definición de Leyes y Establecimiento de Teorías: Estas conclusiones pueden predecir algún fenómeno observable en el futuro.
6. Publicación de Resultados: Para que otros científicos puedan reproducir los resultados o utilizarlos para sus propios estudios.

Los Gases y la Teoría Cinética Molecular

Los gases están formados por partículas muy pequeñas, separadas unas de otras, que se mueven constantemente chocando entre sí y con las paredes del recipiente de forma elástica. Esto significa que en el choque cambia la dirección, pero no el valor de la velocidad. Ocupan todo el recipiente que los contiene y ejercen presión sobre sus paredes. Cuanto más rápido se mueven las partículas del gas, mayor es su temperatura.

Propiedades de los Estados de la Materia

• Sólido:
  • Forma: Constante
  • Volumen: Constante
  • Expansión: No se expanden
  • Compresión: No se comprimen
• Líquido:
  • Forma: Variable
  • Volumen: Constante
  • Expansión: No se expanden
  • Compresión: Se comprimen con dificultad
• Gas:
  • Forma: Variable
  • Volumen: Variable
  • Expansión: Se expanden
  • Compresión: Se comprimen

Leyes de los Gases Ideales

Ley de Boyle-Mariotte

La presión de un gas es inversamente proporcional a su volumen a temperatura constante.

P·V = cte

P₁·V₁ = P₂·V₂

Ley de Gay-Lussac

La presión de un gas es directamente proporcional a su temperatura absoluta a volumen constante.

P/T = cte

P₁/T₁ = P₂/T₂

Ley de Charles

El volumen de un gas es directamente proporcional a su temperatura absoluta a presión constante.

V/T = cte

V₁/T₁ = V₂/T₂

Estados de la Materia según la Teoría Cinética

La materia está formada por partículas que se hallan más o menos unidas, dependiendo del estado de agregación en el que se encuentren. Las partículas se mueven con mayor o menor libertad según el estado. Cuanto más rápido se mueven, mayor es la temperatura.

Descripción de los Estados Físicos

• Sólidos: Los sólidos no se expanden ni se comprimen; tienen forma y volumen definidos. Cuando la materia está en estado sólido, las partículas están fuertemente unidas, formando una estructura rígida.
• Líquidos: Los líquidos no se expanden y se comprimen con dificultad; tienen volumen constante y forma variable. Cuando la materia está en estado líquido, la unión entre partículas es más débil, permitiendo que estas se deslicen unas sobre otras, por lo que no es rígida.
• Gases: Los gases se expanden y se comprimen; tienen forma y volumen variables. Cuando la materia está en estado gaseoso, las partículas están aisladas y tienen mayor libertad para moverse, ocupando todo el volumen del recipiente.

El Experimento de Torricelli y la Presión Atmosférica

Evangelista Torricelli midió la presión que ejerce el aire de la atmósfera a través de los siguientes pasos:

1. Llenó una cubeta con mercurio (Hg).
2. Llenó un tubo de ensayo con mercurio (Hg) de un metro de longitud.
3. Volteó el tubo sobre la cubeta y observó que el nivel de mercurio en el tubo estaba 760 mm por encima del nivel de mercurio en la cubeta.

Unidades de Medida y Conversiones

Unidades de Presión

• 1 atmósfera (atm) = 760 mmHg
• 1 atmósfera (atm) = 101325 Pascales (Pa)

Unidades de Volumen

• 1 m³ = 1000 L
• 1 dm³ = 1 L
• 1 cm³ = 1 mL