SLIDOS

*Rgido, no pueden fluir como los lquidos o ser comprimidos como los gases

*Cristalinos: tienen una distribucin en tridimensional regular de sus partculas

*Amorfos: carecen de una organizacin atmica regular

Cristal: el lugar espacial ocupado por una unidad elemental (tomo, molcula o Ion) en una estructuracristalina se llama nodo o punto regular.

Estructura cristalina: El orden alcanzado en 3 dimensiones por estos puntos Celda unitaria: unidad bsica formada por partculas elementales que se repite para toda direccin enun slido cristalino

De acuerdo a su geometra podemos clasificar la celda unitaria en 7 tipos: el caso ms simple se da ensistemas cbico donde todas las aristas son iguales y los ngulos tambin.

Dado que cada celda unitaria en un slido cristalino es adyacente a otra celda, la mayora de lostomos son compartidos con las celdas vecinas

Cbica simple:

8 vrtices x 1/8 = 1 u. el.

Cbica centrada en el cuerpo:

8 vrtices x 1/8 + 1 u. el. = 2 u. el. Ej.: Ferrita o Hierro alfa

Cbica centrada en las caras:

8 vrtices x 1/8 + 6 caras x = 4 u. el. Ej.: Austerita o Hierro gamma

Sistema hexagonal compacto:

12 vrtices x 1/6 + 3 u. el + 2 x = 6 u. el.

Clasificacin de las sustancias:

Las partculas de un slido cristalino tienen posiciones que elevan al mximo la atraccin entre ellos.Podemos clasificar a los slidos de acuerdo a los tipos de partculas y con las fuerzas que mantienen a laspartculas en sus posiciones:

Inicos Moleculares Atmicos covalentes o no metlicos Metlicos

1

Atmico covalente

Slidos atmicos: en sus nodos estn constituidos por un sistema continuo de bien definidos enlacescovalentes. Esto da origen a una red rgida. Poseen altos puntos de fusin y son extremadamente pocovoltiles (puntos de fusin mayores a 1000 C). Los enlaces covalentes poseen un marcado carcterdireccional. Esto significa que un tomo forma fuertes enlaces con otros tomos, por eso son duros y frgiles.Ej.: SiO2, C grafito, C diamante, SiC, Si.

Grafito: los tomos de C estn colocados en planos o capas. Dentro de cada capa los tomos ocupan losvrtices de hexgonos regulares, cada tomo esta unido a 3 tomos vecinos en el mismo plano por fuertesenlaces covalentes. Uno de ellos en un doble enlace con resonancia en las 3 posiciones posibles. Estoselectrones mviles confieren la conductividad elctrica que tiene el grafito. Esta red es bidimensional y entrelas capas los tomos se mantienen unidos por fuerzas dbiles de Van der Waals. Cuando se ejerce presinsobre l, los planos se deslizan unos sobre otros, por lo que es buen lubricante.

Diamante: la celda unitaria puede describirse como un cubo de caras centradas. Si consideramos planos quepasan por el centro de cada cara, la celda que dividida en 8 pequeos cubitos que tienen alternadamente 1tomo de carbono en su centro. O sea, que cada tomo interior se encuentra en el centro de un tetraedroregular con 4 tomos de carbono en los vrtices. Esta red explica su elevada dureza y su NO volatilidad y sufalta de conductividad elctrica.

Cristales metlicos

Presentan empaquetamientos compactos. Las posiciones reticulares en un metal cristalino estn ocupadas poriones positivos formados por ncleos atmicos y por electrones de las capas interiores, y los electrones de lascapas exteriores no estn asociados a ningn tomo particular sino que se encuentran en un nivel de energasuperior que se agrupa en bandas. Dentro de cada banda es fcil promover los electrones de un nivel a otro.Estos electrones estn deslocalizados. Las bandas energticas parcialmente ocupadas se denominan bandas deconduccin. En los metales, el enlace se realiza por solapamiento de orbitales atmicos y de electrones devalencia para ocuparlos y cuanto ms fuerte sea el enlace, ms fuerte es esta relacin. En los metales detransicin, los enlaces metlicos son mucho ms fuertes porque se dispone de orbitales d con los electronescorrespondientes. Por eso son ms duros y puntos de ebullicin ms elevados. La conductividad elctricadisminuye al aumentar la temperatura.LIQUIDOS

La teora cintica molecular, explica el comportamiento de los gases. Este modelo considera a un sistemagaseoso como un conjunto de molculas en movimiento constante y aleatorio; las distancias intermolecularesson tan grandes que no hay interaccin apreciable entre las molculas. Dado que hay un gran espacio vaco sepueden comprimir fcilmente. La poca fuerza de atraccin entre las molculas permite al gas expandirse parallenar el recipiente. Esa gran cantidad de espacios vacos tambin justifica porque los gases tienen densidadesbajas en condiciones normales.

Los lquidos y los slidos son estados condensados, bastante diferentes a los gases. Esto se debe a lasdistancias intermoleculares. En un lquido, las molculas estn muy juntas, de tal forma que hay poco espaciovaco por lo cual los lquidos son difciles de comprimir y mucho ms densos. Como existen fuerzas deatraccin entre las molculas, estas no se escapan, por lo que presentan un volumen definido. Las molculaspueden moverse libremente, deslizarse unas sobre otras, por eso los lquidos fluyen, es decir, se puedentrasvasar de un recipiente a otro y adquirirla forma del recipiente.

En un slido, las molculas estn an ms juntas, por lo que la cantidad de espacio vaco es menor que en unlquido. Por lo tanto, son casi incompresibles, tienen forma y volumen definido y densidad mayor a loslquidos.

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ESTADO LQUIDO

Las propiedades de los distintos lquidos varan dependiendo del tipo de fuerzas intermoleculares entre laspartculas:

Viscosidad: es la resistencia de un lquido a fluir. Para que un lquido fluya, las molculas deben ser capacesde resbalar unas sobre otras. En general, cuanto mayores sean las fuerzas intermoleculares., ms viscoso serel lquido. Las sustancias que tienen gran habilidad para formar uniones con hidrgeno, en especial las queposeen varias posiciones de hidrgeno, capaces de formar enlaces Puente de Hidrgeno. Estos compuestostienen generalmente viscosidades altas. Ej.: glicerina (propanotriol). En general, cuanto ms larga sea lamolcula, ms se puede enredar en el lquido y ms difcil es para ellos fluir. Ej.: el pentano es menos viscosoque el dodecano a temperatura ambiente. La viscosidad tiene que ver con la facilidad con los que lasmolculas individuales del lquido pueden moverse unas respecto de otras. Por lo tanto, dependen de lasfuerzas de atraccin entre las molculas y de la existencia de caractersticas estructuras que hacen que lasmolculas se enreden. Se consideramos dos capas de un lquido, una de las cuales se desliza sobre la otradebido a movimiento continuo, habra un intercambio de molculas entre las capas a consecuencia del cualparte de la energa de la capa mvil pasar a la capa estacionaria. El efecto resultante, una disminucin de lavelocidad relativa del movimiento de una capa respecto de la otra. Este retardo de una capa sobre otra enmovimiento se denomina VISCOSIDAD.

Se define como la fuerza en DYNAS que debe ejercerse entre dos capas paralelas de 1 cm2 de superficiesituada a 1 cm. de distancia para mantener una velocidad de 1 cm. /s de una capa sobre la otra. =Fds1v1 ; [] = dynascm2 = poisse

Tensin superficial: Las molculas del interior de un lquido experimentan atracciones iguales en todasdirecciones, pero las de la superficie experimentan una fuerza neta distinta de cero. Por lo tanto, existe undesequilibrio. Esta fuerza desplaza a las molculas de la superficie al interior y as reduce el rea superficial.La fuerza hacia adentro tambin hace que las molculas de la superficie se empaqueten ms juntas, lo quehace que el lquido se comporte como si tuviera una piel. Ej.: una aguja flota en el agua, insectos caminandoen la superficie del agua. Por lo tanto, se denomina TENSIN SUPERFICIAL a la energa requerida paraaumentar el rea superficial de un lquido en una unidad de rea. [Tensin superficial] = J/m2. El agua tieneuna Tensin superficial elevada a cause del puente de hidrgeno, pero la Tensin superficial del mercurio esmayor por los enlaces metlicos. Las fuerzas intermoleculares que unen molculas similares se llaman fuerzasde cohesin. Las fuerzas intermoleculares que unen una sustancia a una superficie se llaman fuerzas deadhesin. El agua colocada en un tubo de vidrio se adhiere al vidrio por las fuerzas de adhesin entre el agua yel vidrio son mucho ms intensas que las fuerzas de cohesin entre las molculas del agua. Al aumentar latemperatura disminuye la Tensin superficial.

Presin de Vapor: En un lquido, algunas molculas tienen energas cinticas suficientemente altas como paraser capaces de superar las fuerzas intermoleculares y escapar del lquido.

El paso de las molculas desde la superficie de un lquido al estado gaseoso o vapor se denomina vaporizacin(o evaporacin). Como se puede esperar, la tendencia de un lquido a evaporarse aumenta cuando latemperatura aumenta y cuando disminuyen las fuerzas intermoleculares. Sabemos que el etanol que se deja enun vaso de precipitados abierto se evapora por completo. Pero si colocamos cierta cantidad de agua en unrecipiente cerrado y evacuado, al agua comenzar a evaporarse rpidamente y la presin que ejerce el vaporsobre el lquido aumentar y despus de un cierto tiempo, la presin de vapor alcanzar un valor constante quedenominamos PRESION DE VAPOR de la sustancia.

A nivel molecular, al principio, las molculas con mayor energa cintica que logran vencer las fuerzasintermoleculares se mueven del lquido al espacio vaco y a medida que la concentracin de las molculas enfase vapor aumenta, algunas molculas regresan a la fase lquida. Esto ocurre, porque las molculas que

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chocan con la superficie del lquido quedan atrapadas por las fuerzas intermoleculares del mismo. Se llega aun estado de equilibrio dinmico cuando la rapidez del proceso de evaporacin iguala la rapidez del procesode condensacin. Se denomina presin de vapor de un lquido a la presin ejercida por su vapor cuando losestados lquidos y gaseosos estn en equilibrio dinmico. La presin de vapor es una propiedad intensiva y suvalor es constante a temperatura constante. La presin de vapor depende de la temperatura y de las fuerzasintermoleculares. Hay dos motivos por los cuales al aumentar la temperatura siempre aumenta la presin devapor de un lquido. Esto se debe a que al aumentar la temperatura las molculas del vapor se mueven conmayor rapidez, provocando mayor cantidad de choques contra las paredes del recipiente. Cuando latemperatura aumenta una fraccin mayor de molculas adquiere suficiente energa para escapar del lquidoaumentando la concentracin de molculas en el vapor. Cuando la presin de vapor de un lquido alcanza lapresin exterior, el lquido entra en ebullicin y la temperatura correspondiente se denomina temperatura deebullicin y si la presin externa es la normal se denomina temperatura de ebullicin normal.

Punto de ebullicin: Es la temperatura a la cual la presin de vapor de un lquido es igual a la presin externa.Si es de 1 atm, se denomina punto de ebullicin normal. Durante la ebullicin las burbujas que se forman en elseno del lquido hacen que ste sea desplazado hacia los costados. La presin ejercida sobre la burbuja es lapresin externa y algo de presin hidrosttica. La presin dentro de la burbuja es debido a la presin de vapordel lquido. Cuando la presin dentro de la burbuja es igual a la presin sobre la burbuja, sta revienta al subira la superficie. Caso contrario la burbuja se desplomara. Como el punto de ebullicin depende de la presinexterna, modificando la misma, se modifica el punto de ebullicin.

Temperatura y Presin crtica: es la mxima temperatura que se puede alcanzar para poder licuar un gas,correspondiendo a sta una presin mnima llamada presin crtica.

Por encima de la temperatura crtica no es posible licuar un gas por el simple aumento de presin.Frecuentemente, la temperatura crtica permite establecer una diferencia entre sistemas gaseosos.

Vapor: gas que se encuentra por debajo de la temperatura crtica y por lo tanto, puede licuarse por simpleaumento de la presin.

Gas: gas que se encuentra por encima de la temperatura crtica. La temperatura crtica y la presin crtica sonun indicador de la magnitud relativa de la fuerza intermolecular.

Por encima de la temperatura crtica, las molculas de gas tienen suficiente energa cintica para vencer lasfuerzas de atraccin y evitar as que el gas se licue.

Si las fuerzas de atraccin son grandes, la temperatura de licuacin es elevada y si las fuerzas de atraccin sonpequeas, la temperatura crtica es baja.

En el punto crtico no existe diferencia entre el estado lquido y gaseoso, desaparece el menisco.

Una sustancia a presin ordinaria y por encima de su temperatura crtica se comporta como un gas ordinario.Sin embargo, si se la somete a un aumento de presin, su carcter cambia; no pierde capacidad de los gases deexpandirse y su densidad se vuelve semejante a la de un lquido recibiendo el nombre de lquido supercrtico.

Diagrama de fases: el estado fsico de una sustancia depende no solo de las fuerzas de atraccinintermoleculares sino tambin de la temperatura y presin. Un diagrama de fase es un grfico que relacionalos estados a diferentes temperaturas y presiones de una sustancia pura.

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OA: curva de vapor del lquido representa el equilibrio de las fases lquidas y gaseosa a una determinadatemperatura. Esta curva determina en A el Punto critico (temperatura crtica, presin crtica y volumen crtico:218 atm, 374C), la temperatura sobre la curva OA correspondiente a presin de 1 atm se denomina punto deebullicin normal.

OB: representa el cambio en el punto de fusin con la variacin de la presin.

OC: representa la variacin en la presin de vapor del slido en funcin del tiempo.

El punto O se conoce como punto triple donde estn las 3 fases en equilibrio a temperatura y presindefinidas. Cada sustancia tiene un definido punto triple. (Agua: 0,0098C, 6x103 atm)

Cualquier punto en el diagrama que no este en una curva representa las condiciones donde solo esta presenteuna de las fases.

Diagrama de fases del CO2

La curva de equilibrio slidolquido para el CO2 es vertical con pendiente positiva, debido a que su punto defusin aumenta al aumentar la presin. El punto de fusin del agua disminuye al aumentar la presin. En elagua es ms compacta la forma lquida que la slida porque al formarse hielo adquiere una estructura congrandes huecos, lo que provoca un aumento de volumen para una misma masa liquida. Al aumentar la presinen slidos, ste se expande con formacin de ms huecos, requirindose para fundirlo una menor energa.

El dixido de carbono a temperatura ambiente no funde sino que sublima al calentarlo. Por lo tanto, no tienepunto de fusin normal. La sublimacin del agua a presin menor a 4,58 mmHg se usa para deshidratacin delos alimentos. Eso implica que el alimento se congela y se lo introduce en una cmara al vaco (

Sistema termodinmico: regin que se asla fsica o mentalmente para su estudio. Todo lo que rodea al sistemase denomina alrededor o medio o entorno. Sist. + entorno = Universo.

Clasificacin: Abierto: aquel que puede intercambiar materia y energa con el medio

Cerrado: puede intercambiar energa con el medio.

Aislado: no puede intercambiar energa o materia.

Dentro de un sistema puede haber diversas transformaciones:

Adiabtica: no hay intercambio de calor con el medio Q=0

Isotrmica: la temperatura es constante t=0

Isocricas: el volumen es constante V=0

Isobricas: la presin es constante P=0

Cualquier sistema queda definido si se conoce la composicin qumica, presin, volumen y temperatura, esdecir, su estado termodinmica. Estas propiedades se denominan funciones de estado. El valor de una funcinde estado depende nicamente del estado del sistema, y no de la forma que el sistema lleg a dicho estado.

Como la termodinmica estudia los intercambios energticos que acompaan a las propiedades fsicas oqumicas definimos energa como la capacidad que posee un sistema de realizar trabajo. A la termodinmicale interesa U: energa caracterstica del sistema, y esta compuesta por 4 tipos de energa: energa potencialqumica (energa de enlace), energa cintica de las partculas, energa de vibracin y energa de rotacin.

Cuando un sistema intercambia energa con el medio lo hace en forma de calor Q y trabajo W.

Primer Principio de la termodinmica

*La energa permanece constante

*La energa no se crea ni se destruye en los procesos fsicos o qumicos: se transforma en otra

La energa caracterstica U es solo funcin del estado, por lo que solo importa su diferencia, es decir el U

Se denomina dU al cambio infinitesimal de U

U =

Las funciones con la propiedad de poder integrarse entre un estado inicial y final sin depender del camino, sellaman diferenciales exactas.

U = Q W

+ W = visto desde el sistema

W = visto desde el medio

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() medioU = Q (+W) Recibe ExpansinU = Q ( W) Da Compresin(+) SistemaU = Q + (+W) Recibe CompresinU = Q + ( W) Da Expansin

Calor: Forma catica de energa que se manifiesta a travs de un cambio de temperatura de un sistema,excepto en los cambios de estado.

Trabajo: forma ordenada de energa que implica realizar cierto movimiento venciendo alguna fuerza que seopone a dicho movimiento. Si bien la termodinmica se ocupa de todo tipo de trabajo, nosotros vamos a tratarel trabajo mecnico producido por la expansin o compresin de un gas.

Imaginemos una reaccin en la que se realiza una expansin debido a los gases producidos en un sistemacerrado.

W = producto de la distancia recorrida por la fuerza que se opone al movimiento.

W = Pext V

Calorimetra

Es el estudio del calor puesto en juego en cualquier proceso

Qsensible = Ce m T

Ce: calor especifico: cantidad de calor necesaria para aumentar en 1C la temperatura de 1 g de dichasustancia

Cc: Capacidad calorfica: cantidad de calor que aumenta la temperatura de un sistema en 1C

Cv: calor especifico molar: calor necesario para elevar 1C la temperatura de 1 mol de sustancia entre 15 C y16 C

Qlatente: m

T: calor latente: para un cambio de estado es la cantidad de calor necesario para cambiar de estado 1 g desustancia

Qsublimacion: Hsublimacin (P=cte): cambio de entalpa por mol de molculas que acompaan a lasublimacin. Hsubl = Hgas Hsolido

El anlisis de lo que ocurre en sistemas adiabticos (Q=0) es tema de la calorimetra. En estos sistemasocurren procesos fsicos y/o qumicos que liberan o absorben calor que es cedido o liberado por otra parte delsistema. ()

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U, W, Q

De acuerdo al primer principio, la energa total de un sistema y sus alrededores es constante.

(dQ y dW no son diferenciales exactas porque dependen del camino, pero la suma de ambas, es decir, dU, sies dif exacta.

Como , en un diagrama PV es el rea debajo de la curva y depende del camino

Efectos trmicos a Volumen y presin constante

Existen condiciones en las cuales el calor absorbido en un proceso particular, llega a ser una cantidad definidaque solo depende del estado final e inicial.

En el laboratorio, resulta ms fcil registrar el valor a travs de un cambio que ha sufrido el sistema sincambios de estado

Si Ej.: Bomba calorimtrica

En el laboratorio es ms fcil trabajar a presin constante. Para eso es necesario introducir una nueva funcintermodinmica de estado que involucre a U, P y V

calor intercambiado por el sistema

Si P y V son constantes (Reaccin qumica en fase acuosa)

Teniendo en cuenta la relacin entre H y E

Procesos Reversibles: Trabajo mximo

Un sistema puede pasar de un estado A a otro B segn varias condiciones. Desde la termodinmica, una de lasms importantes es que el cambio se realice en forma infinitesimalmente lenta, de modo que el sistema seencuentra siempre en un cuasi equilibrio de presin y volumen con el medio. Pext es infinitesimalmenteinferior a la Pgas = Pi. Estos sistemas se denominan reversibles, ya que una pequea variacin en sentido dePgas invertira el proceso. El proceso reversible presenta las siguientes caractersticas:

Es infinitesimalmente lento, se produce a cambios infinitesimales. No tiene sentido determinado, puede ir en uno u otro sentido El sistema est en equilibrio durante el proceso

Demostracin de mximo trabajo

Pgas = Pi en cualquier momento de una expansin => Pext = Pi dP

Si la expansin se realiza a T= CTE y gas ideal

El Wrev ISOTERMICO es el Wmax y es funcin de estado.

Si no es Rev, Pext < Pgas, en una expansin Wirrev < Pgas V

Energa propia de gases ideales

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Para cualquier proceso isotrmico el U=0, por lo que Q = W. A cualquier T=CTE la U de un gas esindependiente de su volumen (compresin o expansin)

Ley BoyleMarriotte

Transformaciones adiabticas (Q=0)

Si tenemos una expansin adiabtica de un gas, el sistema realiza trabajo y como no toma calor del exteriorQ=0. La U proviene de la Energa cintica (Ec) de las molculas. Esto disminuye y eso implica que baja latemperatura.

Si tenemos una compresin, la Ec aumenta, por lo que la temperatura tambin se incrementa.

Tomemos una transformacin adiabtica infinitesimal, por el primer principio el trabajo pasa a ser funcin deestado.

Para un proceso reversible infinitesimal de expansin de un gas ideal:

Para que esto ocurra tiene que ser T1>T2, el gas se enfra. En la compresin ocurre lo contrario.

Para un gas ideal:

2da Ley de la termodinmica

Los procesos naturales ocurren en una sola direccin: la de mxima dispersin

Clausius: todo proceso cclico cuyo nico efecto final sobre los alrededores sea transferir calor de un cuerpofro a un cuerpo caliente es imposible

Kelvin: todo proceso cclico cuyo nico efecto final sobre los alrededores sea absorber calor de un cuerpo yconvertirlo ntegramente en trabajo es imposible.

Entropa y dispersin de Energa:

En todo proceso natural a la energa se conserva, pero suele dispersarse, se conserva en cantidad pero no encalidad. Cuando logramos concentrar energa en un cierto lugar del espacio, esta tendencia a espaciarse (Ej.:un cuerpo caliente, se enfra)

Entropa: es una medida de grado de dispersin de la energa

La entropa del universo aumenta en el curso de todo proceso natural

La irreversibilidad de los procesos naturales proviene del caos de la dinmica molecular. La entropa NOpuede decrecer porque es improbable.

La entropa como criterio de espontaneidad:

En un sistema aislado de sus alrededores no hay entrada ni salida de materia, calor o trabajo.

El valor de la 2 Ley es que permite predecir cuales procesos ocurrirn y cuales no.

La entropa de los sistemas con ms orden molecular es menor que la de los desordenados

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Ssolidos < Sliquidos < Sgas

La entropa crece a medida que se agrega calor a una sustancia S H>0, cuando se reduce la H, la S decrece

A la temperatura de 0 K la entropa de un cristal perfecto de un sustancia de 0. Esta afirmacin constituye la 3Ley de la termodinmica

El cambio de S puede expresarse como directamente proporcional a la variacin de entropa e inversamente ala temperatura absoluta

Se calienta un slido hasta fundirlo y luego se sigue agregando calor al lquido

Slidos Lquidos GasesGrafito 5,7 H20 70 H2 130,6Fe 27,3 Hg 76 N2 192,1Cu 33,1 C2H5OH 160,7 O2 205,0Fe2O3 87,4 C6H6 173,3 CO3 213,6

Conclusin:

Slidos elementales: tienen mas entropa cuantos mas electrones

Gases y lquidos: es mayor la entropa cuantos ms tomos y electrones tienen sus molculas

La formacin de gases en una reaccin qumica contribuira a la espontaneidad. Si desaparecen gases,contribuira a que la reaccin no sea espontnea.

Funcin de Gibbs:

Los procesos espontneos son aquellos en los que la energa libre decrece, lo cual se debe al valor siemprenegativo de T.

Cambio de energa libre de Gibbs y su relacin con la espontaneidad.

Stotal>0 Gsist

m, n = ordenes parciales, m+n = orden total

Experimentalmente para calcular el orden parcial o total mantiene constante la temperatura y una de lasconcentraciones molares y se vara la otra.

Mecanismo:

Teora de las colisiones: las molculas para reaccionar deben ponerse en contacto en ciertas condiciones:

Arrhenius: a) solo hay reaccin si ocurre a gran velocidad. Los impactos deben ser violentos como parasuministrar la energa como para romper enlaces. Existe un valor mnimo de energa para el que la colisinsea efectiva llamada energa de activacin. Si la energa de energa cintica es menor a la energa deactivacin, no se generan los productos.

b) Para que el choque sea efectivotas molculas deben estar orientas en forma adecuada.

c)

Reacciones en cadena y etapa control

Muchas veces (y siempre cuando la molecularidad supere 3) para que en definitiva ocurra una ecuacin metalos reactivos se transforman en productos mediante una serie de etapas intermedias llamadas. El conocimientode dichos mecanismos nos permite extender porque en algunos casos coincide el orden total con lamolecularidad.

1)

Como son tanta cantidad de molculas, se necesita una cierta energa de activacin por lo que no va a ocurriren un solo paso toda la creacin de productos.

2) A pesar de ser solamente 2 molculas, se necesitan 4 pasos.

Cada etapa tiene 2 particularidades:

Son reversibles La cantidad de pasos es igual a la molecularidad La velocidad de reaccin es la velocidad de la etapa control;

Catalizador

Es una sustancia que en su presencia todas las condiciones e mantienen constante menos la velocidad. No seconsume ya que su masa es constante. Se llama positiva si acelera la reaccin y negativa si inhibe la reaccin(inhibidor)

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Factores que afecta la velocidad de reaccin

Los factores que afectan la velocidad de reaccin son la concentracin, la temperatura y la presencia de uncatalizador o inhibidor. La constante k aumenta si la temperatura aumenta, o si hay un catalizador, ya que laenerga de activacin es disminuye ()

Soluciones

Mezcla homognea: sus propiedades son uniformes y es mezcla, contiene 2 o mas componentes. Puede sergaseosa (aire), liquida (agua de mar) y slida (aleaciones).

Una solucin esta compuesta por soluto y solvente

Soluto: se encuentra en menor proporcin y es la que se disuelve

Solvente: se encuentra en mayor proporcin y es la que le da el estado firme a la solucin

Se clasifican de acuerdo a la masa del soluto en:

No Saturados: tienen la capacidad de absorber ms proporciones de soluto

Saturados: se llega al lmite de equilibrio, la solucin no admite que el soluto se disuelva

Sobresaturado: si agregamos ms soluto a la solucin, se precipita el soluto.

Unidades Fsicas:

1) % masa en masa:

2) % masa en volumen:

3) % volumen en volumen:

Unidades Qumicas:

1) Molaridad: M

2) Molalidad: M

3) Normalidad: N

4) Fraccin molar: X

5) Normalidad = Molaridad x numero de Hidrgenos reemplazados

Solubilidad:

La solubilidad es la cantidad de soluto que se disuelve en una determinada cantidad de solvente a unatemperatura y presin especificas. Se calcula haciendo: gr. ST/ 100 gr. SV

12

Equilibrio qumico

Modificaciones qumica reversibles

Son aquellos en que hallndose presentes todos los reactivos, la reaccin queda detenida en una situacin deequilibrio estable a causa de la presencia de cantidades de todos los productos de la reaccin. En el equilibriola composicin del sistema se mantendr constante mientras no acte sobre l un factor externo (Presin,temperatura, agregar o quitar reactivos, etc.). Este equilibrio es dinmico, lo que quiere decir que alcanzado

13

ste, las cantidades de reactivos y productos que se consumen o producen por unidad de tiempo, son iguales alos que se producen o consumen a causa de la reaccin contraria. A la reaccin directa escrita de izquierda aderecha corresponde la velocidad V1 y a la reaccin inversa la velocidad V1. En el equilibrio |V1| = |V1|.Este tipo de reacciones incompletas se llaman reversibles, porque cuando actan 1 o varios de los factoresexternos mencionados, el sistema en equilibrio evoluciona en el sentido de uno de las reacciones posiblessiguiendo el sentido de aquella que sea ms favorecida por la accin de dichos factores. La composicin delsistema N2, H2, y NH3 es modificable en uno u otro sentido de la reaccin reversible:

Si se mezcla 1 mol de N2 con 3 moles de H2 se mantiene este sistema a 450 C y a una presin de 1000 atm yaun dando mucho tiempo para que el consumo de N2 y H2 se complete, ello no ocurre y se llega a un estadode equilibrio estable en que solo se encuentra el 70% del amoniaco estequiometricamente posible.

N2 (moles) H2 (moles) NH3 (moles)Estado inicial 1 3 0Si la reaccin fuera completa 0 0 2Como solo reacciona al 70% 1,4Queda sin reaccionar el 30% 0,3 0,9EN EQUILIBRIO COEXISTEN 0,3 0,9 1,4

Equilibrio qumico en estado gaseoso:

El equilibrio de cada reaccin reversible esta gobernado por una K de equilibrio, que es constante atemperatura constante, que se expresa en trminos de concentraciones molares (Molaridades, mol/litro) o depresiones parciales (atm) de los gases. El valor de Keq expresado en cualquier de sus 2 formas es constante atemperatura constante y especfico para cada reaccin.

Keq en trminos de molaridades: Kc.

Esto significa que para el sistema en equilibrio el valor de esta relacin es constante a temperatura constante yno depende de la composicin del sistema inicial que evoluciono hacia el equilibrio.

Ej.:

En una mezcla de gases cada gas ejerce una presin llamada presin parcial que es la misma que ejercera esegas si ocupara l solo totalmente el recipiente a la misma temperatura. A bajas presiones estos sistemasresponden a las leyes de los gases ideales y se puede aplicar la ecuacin general de los gases. Adems, segnla correspondiente Ley de Dalton en una mezcla de gases, la presin total P es igual a la suma de todas laspresiones parciales.

relacin entre Kc. y Kp.

Variacin de la composicin de un sistema gaseoso en equilibrio cuando se vara el volumen mantenindoseconstante la temperatura

Cuando n=0, la composicin en equilibrio no depende del volumen

Ej.:

Si n"0, siendo Kc. constante a una temperatura constante, al variar el volumen, vara la composicin delsistema. Si el volumen V disminuye por aumento de presin, el nNH3 debe aumentar a expensas de nN2 ynH2 para mantener el valor de Kc.

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Desplazamiento de estado de equilibrio: Principio de Le Chatelier

Si se modifica alguno de los parmetros que determinan el estado de un sistema (temperatura, presin, oconcentracin molar) de sustancias actuantes, el equilibrio desaparece momentneamente y el sistema sedesplaza hasta restablecerlo.

Variacin de la temperatura a volumen constante: Al someter a un sistema que estaba en equilibrio a unavariacin de temperatura, se altera el Kc. Al aumentar la temperatura, el sistema reacciona en el sentido dela reaccin endotrmica. Es necesario que el sistema absorba 22 Kcal. para descomponer 2 moles de NH3.Por lo tanto, al calentarse, el sistema aumenta la concentracin molar de N2 y de H2 y el Kc. disminuye.

Variacin del volumen a temperatura constante: Los cambios de presin afectan a aquellos sistemas en queal ocurrir la reaccin hay variacin en el nmero de total de moles de gases involucrados. Si sobre elsistema en equilibrio se aumenta la presin, disminuye el volumen y viceversa. El sistema evoluciona demanera de reducir dicha presin y esto lo logra favoreciendo la reaccin que produce menos nmero demoles. Una disminucin de la presin causa el efecto opuesto.

Variacin de la concentracin de una de las especies actuales a temperatura y volumen constante: Si seeliminara parte del amoniaco presente, por ejemplo, condensndolo, el Kc. tomara un valor inferior. Comoel sistema queda fuera del equilibrio, la relacin se reajustar de manera que el sistema llegue nuevamente auna relacin para que Kc. retome su valor. Esto ocurrir gracias a la formacin de amoniaco a expensas denitrgeno e hidrogeno. Si se hubiera agregado hidrogeno al sistema en equilibrio, ste tendera a hacerconsumir el hidrogeno junto con nitrgeno, formando amoniaco. En ambos casos, la reaccin se desplaza ala derecha.

Cuando las condiciones de un sistema en equilibrio se modifican por alguna perturbacin externa, el equilibriose desplaza en el sentido de oponerse a la causa que produjo la perturbacin.

Efecto de los catalizadores sobre el equilibrio qumico

Un catalizador es un agente que al ser agregado a un sistema en reaccin, an en cantidades pequeas, alterala velocidad con que el sistema alcanza el estado de equilibrio, pero no se modifica la posicin de este. Esdecir, no altera el valor de Keq. Esto se debe a que altera proporcionalmente ambas velocidades V1 y V1.

Equilibrio inico

Disociacin electroltica del agua

Agua pura

Disociacin electroltica de cidos monoprticos

Si no hay otro soluto presente,

Grado de disociacin

A mayor valor de Ka, mayor es el grado de disociacin, por lo que el acido es mas fuerte, y produce un pHms bajo.

Al diluir moderadamente un acido dbil, disminuye la concentracin de [H+], es decir, que aumenta el ph.

Disociacin electroltica de hidrxidos dbiles

Si el es pequeo, la concentracin inicial del hidrxido, es casi igual a la final, y la concentracin de

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oxidrilos es igual a la de B+.

Balance con hidrgenos:

Si se agrega a una solucin con un pH determinado un acido o una base, el pH final variar del siguientemodo:

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