Fundamentos de Química: Materia, Estados de Agregación y Leyes de los Gases

Conceptos Fundamentales de la Materia

¿Qué es la Materia?

Es todo aquello que posee masa y ocupa un lugar en el espacio; por lo tanto, tiene volumen. La masa y el volumen son magnitudes porque son medibles.

¿Qué es un Sistema Material?

Es la materia que se presenta en porciones limitadas. Si un sistema material tiene forma definida, se denomina cuerpo.

Magnitudes del Sistema Material

• Masa: Cantidad de materia que forma el sistema.
• Volumen: El espacio que ocupa el sistema.

Propiedades de la Materia

Las propiedades generales de la materia, como la masa o el volumen, no permiten identificar sustancias. Las propiedades que sí sirven para identificar las sustancias se denominan propiedades características.

Densidad (d)

La densidad es el cociente entre la masa (m) que posee un sistema material y el volumen (v) que ocupa. Es una magnitud derivada.

Fórmula: $d = m/v$

En el Sistema Internacional (SI), la unidad de densidad mencionada es el $kg/cm³$.

Estados de Agregación y Cambios de Estado

Los Tres Estados Fundamentales

• Sólido: Tienen forma y volumen fijos, no se comprimen, no fluyen ni se difunden.
• Líquido: Toman la forma del recipiente que los contiene, tienen volumen fijo, no se comprimen, fluyen con facilidad y no se difunden.
• Gaseoso: Se adaptan a la forma y volumen del recipiente, se comprimen y se expanden con facilidad, fluyen y se difunden.

Cambios de Estado

Los principales cambios de estado son:

• Fusión: Sólido a Líquido.
• Vaporización: Líquido a Gas.
• Condensación: Gas a Líquido.
• Solidificación: Líquido a Sólido.
• Sublimación: Sólido a Gas.
• Sublimación Inversa: Gas a Líquido.

La temperatura a la que tiene lugar el cambio de sólido a líquido y/o viceversa se denomina Punto de Fusión. La temperatura (Tº) a la que ocurre el paso de líquido a vapor y/o viceversa se llama Punto de Ebullición.

Comportamiento de los Gases: Teoría Cinética y Leyes

Postulados de la Teoría Cinética

1. Los gases están formados por partículas microscópicas, muy separadas entre sí.
2. Las partículas se mueven continuamente en todas las direcciones.
3. Excepto cuando chocan, las partículas se mueven en línea recta de forma independiente.
4. Los choques entre las partículas son elásticos, es decir, no pierden energía.
5. La velocidad de las partículas, que depende de la energía que poseen, determina la temperatura (Tº) del gas.

La Presión

La presión de un gas contenido en un recipiente cerrado es el resultado de las colisiones de sus partículas contra las paredes del recipiente.

Leyes de los Gases Ideales

Ley de Boyle (1662)

Publicada en 1662 por el químico irlandés Robert Boyle. Observó que al duplicar la presión del gas, su volumen se reducía a la mitad.

Conclusión: El volumen y la presión son inversamente proporcionales (a temperatura constante).

Leyes de Charles y Gay-Lussac

Al aumentar la temperatura (Tº) de un gas contenido en un recipiente cerrado con un pistón móvil, el volumen incrementaba en la misma proporción.

Conclusión: La temperatura y el volumen son directamente proporcionales cuando la presión (P) es constante.