Fundamentos de la Materia y Comportamiento de los Gases

Los Cuerpos Materiales y sus Propiedades

Las propiedades físicas son aquellas que muestran los cuerpos materiales cuando no se altera su composición. Las propiedades químicas son aquellas que solo se ponen de manifiesto cuando unas sustancias se transforman en otras.

Sustancia Pura

Es cualquier clase de materia que presenta una composición y unas propiedades fijas en una porción cualquiera de la misma, con independencia de su procedencia.

Sustancia Simple o Elemento

Cualquier sustancia pura que no puede descomponerse en otras sustancias más sencillas, ni siquiera usando los métodos químicos habituales.

Mezclas

Combinaciones de 2 o más sustancias puras, manteniendo su propia composición y propiedades, y pueden ser separadas mediante procedimientos físicos.

• Homogénea: Mezcla que presenta unas propiedades y una composición uniforme en todas sus porciones (disolución).
• Heterogénea: Mezcla en la que los componentes están físicamente separados y pueden observarse a simple vista.

Leyes Fundamentales de la Química

Ley de la Conservación de la Masa o de Lavoisier

En cualquier reacción química que tenga lugar en un sistema cerrado, la masa total de las sustancias allí existentes se conserva. En una reacción química, la masa de las sustancias de partida es la misma que la de las sustancias finales.

Ley de las Proporciones Definidas o de Proust

Cuando se combinan químicamente 2 o más elementos para dar un determinado compuesto, siempre lo hacen en una proporción fija, con independencia de su estado físico y forma de obtención.

Ley de las Proporciones Múltiples o de Dalton

Dos elementos pueden combinarse entre sí en más de una proporción para dar compuestos diferentes. En este caso, determinada la cantidad fija de uno de ellos, se combina con cantidades variables del otro elemento, de modo que las cantidades variables de este último elemento guardan entre sí una relación de números enteros sencillos.

Ley de los Volúmenes de Combinación o de Gay-Lussac

Cuando los gases se combinan para dar compuestos gaseosos, los volúmenes de los gases que reaccionan y los volúmenes de los gases que se forman, medidos ambos en las mismas condiciones, mantienen una relación de números enteros sencillos.

Teoría Atómica y Hipótesis de Avogadro

Enunciado de la Teoría Atómica

Los elementos químicos están formados por partículas pequeñísimas llamadas átomos, que son indivisibles e inalterables. Todos los átomos de un mismo elemento son iguales y tienen la misma masa y propiedades. Los compuestos químicos se forman por la unión de átomos de distintos elementos, y estos átomos se combinan entre sí en una relación de números enteros sencillos. Los átomos no se crean ni se destruyen en una reacción química, se redistribuyen.

Hipótesis de Avogadro

Volúmenes iguales de gases diferentes, en las mismas condiciones de presión y temperatura, contienen el mismo número de partículas.

Comportamiento de los Gases Ideales

Ley de Boyle

A temperatura constante, el volumen que ocupa una masa de gas es inversamente proporcional a la presión que ejerce dicho gas sobre las paredes del recipiente que lo contiene. A temperatura constante, el producto de la presión por el volumen de una masa de gas permanece también constante. $P_1V_1 = P_2V_2$.

Ley de Charles y Gay-Lussac

A presión constante, el volumen de una masa de gas es directamente proporcional a su temperatura absoluta. $rac{V_1}{T_1} = rac{V_2}{T_2}$.

Ley Combinada de los Gases Ideales

Los gases que cumplen perfectamente las leyes de Boyle y Gay-Lussac y Charles reciben el nombre de gases ideales. $PV = nRT$ (ecuación general de los gases ideales).

Ley de Dalton para las Presiones Parciales

En una mezcla de gases ideales, cada gas ejerce una presión parcial igual a la que ejercería si solo ocupase todo el volumen a la misma temperatura, y la presión total de la mezcla coincide con la suma de las presiones parciales de todos los gases que la componen. $rac{RT}{V} = rac{P}{n_{total}}$

Teoría Cinético Molecular

Los gases están formados por partículas (átomos o moléculas). El tamaño de estas es despreciable en relación con las distancias que las separan, de modo que las interacciones entre ellas pueden despreciarse. Las moléculas del gas se mueven de forma continua y al azar, chocando entre sí y con las paredes del recipiente que las contiene. Los choques que se originan son completamente elásticos, no hay variación en su energía cinética. La energía cinética media de las moléculas gaseosas ($E_c = rac{1}{2}mv^2$) es directamente proporcional a la temperatura de la muestra ($E_c = kT$).