Teoría cinética

Los gases están formados por partículas microscópicas muy separadas entre sí. Estas partículas se mueven continuamente en todas direcciones, chocando unas con otras y con las paredes del recipiente que las contiene. Los choques entre las partículas o paredes son elásticos, es decir, no se pierde energía. La velocidad de las partículas depende de la energía que poseen y determina la temperatura del gas, siendo mayor cuanto más rápidamente se mueven.

Presión de un gas

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

Estados de la materia según la teoría cinética

Sólido

Las partículas están muy juntas y en posiciones fijas. Vibran y se mueven alrededor de su posición de equilibrio. Las fuerzas de interacción son muy intensas.

Líquido

Las partículas están más separadas que en los sólidos, pero mantienen posiciones fijas. Vibran y giran, pero no se deslizan unas respecto a otras. Las fuerzas entre partículas son más débiles que en los sólidos.

Gaseoso

Las partículas están totalmente separadas unas de otras y se mueven con total libertad (vibran, giran y se trasladan). No existen fuerzas entre las partículas.

La teoría cinética y los cambios de estado

Al calentar un sólido, sus partículas ganan energía y vibran con mayor intensidad, aumentando la distancia de separación entre ellas. El sólido se dilata. Llega un momento en que las partículas pierden sus posiciones fijas, el sólido se funde y las partículas pasan a moverse con mayor libertad. Si se sigue calentando, las partículas se mueven aunque no pierden el contacto entre ellas, vencen las fuerzas de atracción y el líquido pasa a gaseoso.

Leyes de los gases

Ley de Boyle-Mariotte

La temperatura es constante. El volumen y la presión son inversamente proporcionales: p = k/V -> p.V = k (Hipérbola)

Ley de Charles

La presión es constante. La temperatura y el volumen son directamente proporcionales: V/T = k -> V = k.T (Línea recta)

Ley de Gay-Lussac

El volumen es constante. La presión y la temperatura son directamente proporcionales: P/T = k -> P = k.T (Línea recta)

Ecuación general de los gases

P.V/T = k

La diversidad de la materia

Reloj, cama, televisión,…

Clasificación de la materia

Mezcla

Todo sistema material a partir del cual es posible obtener dos o más sustancias diferentes por procesos de tipo mecánico o físico.

• Homogénea: sus componentes son indistinguibles.
• Heterogénea: sus componentes son distinguibles.

Sustancia pura

Aquella que no puede dar lugar a otras sustancias diferentes mediante procesos físicos.

• Elementos: las partículas contienen átomos iguales (átomo).
• Compuestos: las partículas contienen átomos diferentes. Los componentes se separan por métodos químicos.

Mezclas homogéneas o disoluciones

Formadas por sustancias diferentes que no se pueden distinguir, el resultado es una mezcla uniforme.

Mezclas heterogéneas

Formadas por sustancias diferentes que se pueden distinguir, el resultado es una mezcla no uniforme.

Separación de mezclas heterogéneas

• Filtración: separa una mezcla heterogénea de un sólido y un líquido. Se usa un embudo de vidrio equipado con papel de filtro, que deja pasar el líquido y retiene las partículas sólidas.
• Decantación: separa dos líquidos inmiscibles (que no forman una mezcla homogénea) de distinta densidad. Se usa un embudo de decantación, el líquido menos denso queda flotando sobre el denso.
• Separación magnética: método de separación cuando alguno de los componentes posee propiedades magnéticas, como es el caso del hierro. Se usa un imán.
• Centrifugación: método aplicable a suspensiones de sólidos en líquidos, haciendo girar la suspensión a gran velocidad.
• Tamizado: separa los componentes de una mezcla de sólidos según el tamaño de sus partículas. Se usa un tamiz apropiado.

Separación de mezclas homogéneas

• Cristalización: separa una mezcla homogénea de un sólido y un líquido. Se usa un cristalizador, evaporando el líquido; entonces el sólido queda en el fondo.
• Destilación: separa una mezcla homogénea de dos líquidos con distinto punto de ebullición. Se vaporiza y pasa a un tubo refrigerante, y se condensa para después recogerse en estado puro.

Disolución

Mezcla homogénea de dos o más sustancias. Sus componentes son:

• Disolvente: componente mayoritario.
• Soluto: componente en menor cantidad.

Tipos de disoluciones

• Gas:
  • Gas: aire.
  • Líquido y sólido: aerosoles.
• Líquido:
  • Gas: oxígeno disuelto en agua.
  • Líquido: alcohol desinfectante.
  • Sólido: agua del mar.
• Sólido:
  • Gas: hidrógeno sobre paladio.
  • Líquido: amalgamas.
  • Sólido: acero o bronce.

Clasificación de las disoluciones

• Diluida: contiene poca cantidad de soluto disuelto respecto al disolvente.
• Concentrada: cantidad importante de soluto disuelto con respecto al disolvente.
• Saturada: cuando se ha añadido la máxima cantidad de soluto y no se puede disolver más; llega al límite de disolución de soluto.
• Sobresaturada: cuando se añade más soluto a una disolución saturada y consigue disolver un poco más. Es una disolución inestable.

Solubilidad

Cantidad máxima de soluto, expresada en gramos, que es posible disolver en 100g de disolvente a una determinada temperatura.

Concentración

Es el cociente entre la cantidad de soluto y la de disolvente o disolución.

% Masa

Masa de soluto que hay disuelto por cada 100 unidades de masa de disolución: masa de soluto/masa de disolución x 100

% Volumen

Volumen de soluto disuelto por cada 100 unidades de volumen de disolución: volumen de soluto/volumen de disolvente x 100

Masa por unidad de volumen

Masa de soluto que hay disuelto en un cierto volumen de disolución (g/L): C = masa de soluto/volumen de disolución

Estructura atómica y enlace químico

Número atómico (Z)

Se indica abajo y representa el número de protones.

Número másico (A)

Se indica arriba y representa la suma de protones y neutrones.

Neutrones

Número másico menos el número atómico.

Electrones

Son igual que los protones y el número atómico.

Configuración electrónica

• Capa K: 2
• Capa L: 8
• Capa M: 8

H:1; He:2; Li:3; Be:4; B:5; C:6; N:7; O:8; F:9; Ne:10; Na:11; Mg:12; Al:13; Si:14; P:15; S:16; Cl:17; Ar:18

Enlace químico

Estudia la manera en que se enlazan los átomos para formar compuestos. Se unen para ganar estabilidad, poniendo en juego los electrones de la última capa. Ponen en juego los necesarios para que en la última capa haya 8 electrones.

Enlace iónico

Se unen por atracción eléctrica. Los átomos forman iones (ganan o pierden electrones).

Propiedades:

• Sólidos a temperatura ambiente (forman redes).
• Tienen temperaturas de fusión y ebullición altas.
• Son solubles en agua.
• Conducen la corriente eléctrica si están fundidos o disueltos.
• Son duros y quebradizos.

Enlace covalente

Elementos no metálicos comparten electrones (los ponen en común).

Propiedades:

• Pueden ser sólidos, líquidos o gases.
• Forman moléculas: puntos de fusión y ebullición bajos.
• Redes atómicas: puntos de fusión y ebullición muy altos.
• En general, son solubles en agua.
• No conducen la electricidad.

Enlace metálico

De los metales, forma una nube de electrones.

Propiedades:

• Son sólidos a temperatura ambiente, excepto el mercurio.
• Puntos de fusión y ebullición altos.
• No son solubles en agua.
• Son buenos conductores del calor y de la electricidad.
• Son dúctiles y maleables.
• Tienen brillo metálico.