Estadosde agregaciónde la Materia

NATURA 1

• Los diferentes estados en que podemos encontrar la materia se denominan estados de agregación de la materia.

• Las distintas formas en que la materia se "agrega", como un conjunto de átomos, se pueden clasificar en cinco estados:

• Sólido • Líquido • Gaseoso • Plasma • Condensado de Bose-Einstein

NATURA 1

• Generalmente los cuerpos en estado sólido son rígidos, duros y resistentes.

• Tienen forma fija.

• Su volumen no varía prácticamente al comprimirlo.

• Su estructura es ordenada.

• Los sólidos se pueden identificar por presentar dos propiedades fundamentales:Elasticidad: un sólido recupera su forma aún cuando es

desformado.Fragilidad: un sólido puede romperse en varios pedazos; es

quebradizo.

NATURA 1

ESTADO SOLIDO

• Manteniendo la presión a baja temperatura los cuerpos se presentan en forma sólida.

NATURA 1

ESTADO LIQUIDO

• Con el aumento de la temperatura el sólido se va descomponiendo hasta desaparecer la estructura sólida alcanzándose el estado líquido, cuya característica principal es la capacidad de fluir y adaptarse a la forma del recipiente que lo contiene.

• Su volumen varía poco al comprimirlo .

• No tiene una estructura muy ordenada.

NATURA 1

ESTADO GASEOSO

• Se alcanza este estado incrementando aún más la temperatura.

• Los átomos o moléculas del gas se encuentran virtualmente libres de modo que son capaces de ocupar todo el espacio del recipiente que lo contiene.

• Características:• Su forma es la del recipiente .• Al comprimirlos su volumen varía

mucho.• Su estructura molecular es

desordenada.

NATURA 1

ESTADO DE PLASMA

• Es considerado el cuarto estado de la materia.

• Es un gas ionizado.• Es un estado que se alcanza

a temperaturas y presiones extremadamente altas.

• El plasma es un gas ionizado, esto quiere decir que es una especie de gas donde los átomos o moléculas que lo componen han perdido parte de sus electrones o todos ellos.

NATURA 1

CARACTERÍSTICAS DEL ESTADO DE PLASMA

NATURA 1

• Es el más abundante en el Universo.• Aquí la gran cantidad de energía hace que los impactos

entre electrones sean tan violentos que se separen del núcleo.

• Los plasmas tienen la característica de ser conductores de la electricidad.

• El plasma es un estado parecido al gas, pero compuesto por electrones, cationes (iones con carga positiva) y neutrones.

• En muchos casos, el estado de plasma se genera por combustión.

• Ejemplos de estados de Plasma: el sol, la ionosfera, luces fluorescentes, luces urbanas.

NATURA 1

TIPOS DE PLASMAS

• Plasmas espaciales:• El viento solar es uno

de los plasmas espaciales mayormente conocidos como aurora espacial.

NATURA 1

CONDENSADO DE BOSE-EINSTEIN

• En 1920, Santyendra Nath Bose desarrolló una estadística mediante la cual se estudiaba cuándo dos fotones debían ser considerados como iguales o diferentes.

• Para alcanzar el estado de Bose-Einstein es necesario enfriar muchísimo los átomos, su velocidad disminuye hasta que su longitud de onda se hace tan larga que su onda es casi plana

NATURA 1

ONDAS BOSE-EINSTEIN

NATURA 1

• En este punto, las ondas de todos los átomos enfriados se superponen, formando una única onda y alcanzando el estado de Condensado de Bose-Einstein (BEC).

NATURA 1

• La temperatura es una medida del movimiento de los átomos de un sistema.

• Si se quiere lograr un Concentrado de Bose-Einstein se debe hacer descender la temperatura a un valor cercano al cero absoluto.

NATURA 1

EL ESTADO FERMIONICO

• La NASA ha descubierto una extraña nueva fase de la materia, en donde se habría encontrado un sexto estado de la materia llamado Condensado Fermionico.

• La investigadora de la NASA Deborah Jin creó la sustancia enfriando una nube de 500.000 átomos de potasio-40 hasta menos de una millonésima de grado sobre el cero absoluto.

• Los condensados fermiónicos están relacionados con los Bose-Einstein.

• Ambos están compuestos de átomos que se unen a bajas temperaturas para formar un objeto único.

• En un Bose-Einstein, los átomos son bosones.

• En un condensado fermiónico los átomos son fermiones.

NATURA 1

Diferencia entre los CONDENSADOS DE BOSE-EINSTEIN y FERMIONICO

• Los bosones son interactuante, pueden unirse a otros átomos.

• Como regla general, cualquier átomo con un número par de electrones + protones + neutrones es un bosón.

• Así, por ejemplo, los átomos del sodio ordinario son bosones, y pueden unirse para formar condensados Bose-Einstein.

• Los fermiones, por otro lado, son poco interactuantes.

• Cualquier átomo con un número impar de electrones + protones + neutrones, como el potasio-40, es un fermión.

NATURA 1

LOS CINCO ESTADOS DE LA MATERIA

NATURA 1

• LAS FASES CONDENSADAS SON EL RESULTADO DE LAS FUERZAS DE ATRACCIÓN ENTRE ÁTOMOS, IONES o MOLÉCULAS.

• ÉSTOS FORMAN SÓLIDOS CUANDO NO TIENEN ENERGÍA SUFICIENTE COMO PARA ESCAPAR DE SUS VECINOS.

• FORMAN LÍQUIDOS CUANDO PUEDEN MOVERSE EN RELACIÓN CON SUS VECINOS PERO NO ALEJARSE TOTALMENTE DE ELLOS.

FASES CONDENSADASSÓLIDOS Y LÍQUIDOS

NATURA 1

SÓLIDOS Todos los sólidos

presentan dos propiedades físicas que los caracterizan, tienen forma y volumen propio.

Esto se debe a que las fuerzas de cohesión que mantienen unidas sus unidades fundamentales son muy intensas, permitiendo que éstas tengan, tan solo, movimientos de vibración en su sitio.

Los sólidos pueden ser cristalinos o amorfos.

En un sólido cristalinosus unidades (átomos, iónes o moléculas) estánordenadas en disposicionesbien definidas. Por este motivo tienen superficies planas o caras con ángulos bien definidos.Ejemplos: amatista, cuarzo,diamante.

AMATISTA

En un sólido amorfo (del griego “sin forma”)

las partículas no siguenuna estructura ordenada,por lo cual estos sólidoscarecen de forma y carasbien definidas. Los más conocidos son elhule y el vidrio.

EL ARREGLO DE ÁTOMOS, IONES O MOLÉCULAS SE DETERMINA

EXPERIMENTALMENTE POR DIFRACCIÓN DE RAYOS X. ASÍ SE

COMPROBÓ QUE TODO SÓLIDO CRISTALINO ESTA FORMADO POR: Celdas unitarias:

son las unidades de repetición que conforman un sólido

cristalino.

Red cristalina: es una

matriz tridimensional de

Puntos, formada porrepetición de celdasunitarias.

Cristal

Es un arreglo ordenado de átomos, moléculas o iones quese repite en tres dimensiones.

Los cristales se caracterizan por tener caras planas y aristasbien definidas

Arreglo ordenado de objetos en dos dimensiones

El arreglo ordenado de objetos se puede representarmediante una RED

Las redes son construcciones imaginarias muy útiles ya quesirven como sistema de coordenadas a partir de las cuales los átomos, moléculas o iones se localizan.

Las REDES se puede representar de muchas formas

Otras formas de representar una RED

Cuando cada objeto del arreglo ordenado se reemplaza porun punto entonces se forma la RED CRISTALINA

Punto dela red

Puntos en una red

El área formada por líneas sucesivas de la red se llamaCELDA UNITARIA

CONSTRUCCION DE LA FORMA MACROSCOPICADE UN CRISTAL

Celda unitariaen tercera dimensión:PARALELEPIPEDO

La celda unitaria es la unidad estructural más pequeñaque da lugar a la forma macroscópica de un cristal

La regla de la mano derecha se utiliza para asignarlas etiquetas de los ejes de una celda unitaria

z

y

x

x

y

z

Ejes cartesianos en una celda unitaria

Longitudes de una celda unitaria según el eje de coordenadas

A las longitudes de cada uno de los ejes de la celda tambiénse le llama unidad de traslación.

a

cb

z

y

x

b

c

a

a

c

b

a

c

b

Angulos entre los ejes de una celda unitaria

LOS SIETE SISTEMAS CRISTALINOS

Sistema cristalino Parámetros Centrado

Triclínico a b c; P Monoclínico a b c; > 90° P,C Ortorrómbico a bc; P, C, I, F Tetragonal a = b c; P,I Trigonal Descripción romboedral Descripción hexagonal

a = b = c; a = b = c;

P R

Hexagonal a = b = c; P Cúbico a = b = c; P, I, F

Índices de Miller• Se utilizan para definir un plano de un cristal.

Están definidos por los recíprocos de las intersecciones que el plano determina con los ejes x,y,z de los tres lados no paralelos del cubo unidad. Se representan según (hkl).

• La distancia interplanar entre dos planos paralelos con los mismos índices de Miller se designa como d(hkl).

• Se cumple en celdas cúbicas que: d(hkl) = a / [raíz cuadrada de (h ²+k ²+l ²)]

b

c

a

1/1

1/21/2

0

Los Indices de Miller en la difracción de rayos X

Los índices de Miller son una terna de números que caracterizan a un plano de la red.

Los Indices de Millerse designan como h k l

Se obtienen invirtiendo las fracciones en las que sondivididos cada uno de los ejes de la celda unitaria.

2h,2k,l

0 0 0

a a a

b b b

c c c

h,k,l 3h,2k,2l 3h,3k,3l

2h,1k,1l 4h,4k,4l

ccc

bbb

aaa

000

1h,0k,1l

Ley de Bragg• La aproximación de Bragg a la difracción

considera los cristales como una serie de capas o planos superpuestos,de modo que cada uno de ellos actúa como un espejo semi-transparente, de modo que parte de los RX se reflejan y otros se transmiten y son reflejados por los planos siguientes.

• La interferencia constructiva requiere que el doble del producto de la distancia entre planos multiplicado por el seno del ángulo de incidencia sea un múltiplo entero de la longitud de onda de la radiación.

FORMULACIÓN DE BRAGG

Sólidos no cristalinos• Pueden ser sólidos amorfos y/o vidrios• Por definición, las propiedades de los sólidos

amorfos son isótropas.• Ejemplos:

– vidrios de las ventanas (SiO2)– células solares de Si amorfo (calculadoras)– Metales amorfos (para transformadores, etc.)

Sólidos no cristalinos

• Ejemplos:• – SiO2 puede ser cristalino (cristales

de cuarzo) ó vítreo (ventanas)

Temperatura de transición vítrea

• Los vidrios no poseen temperatura de fusión.

• En vez de la temperatura de fusión, se define una temperatura de transición vítrea a la que el vidrio se deforma por su propio peso.

• La estructura cristalina es más estable, pero los vidrios se forman porque los átomos no disponen de tiempo suficiente para situarse en las posiciones de equilibrio (bien por solidificación rápida o bien porque la viscosidad del líquido es muy elevada

• Vidrio laminado- lámina de plástico entre dos capas de vidrio, por ejemplo, la luna delantera.

• Vidrio tenaz-mediante solidificación rápida (luna trasera, ventanas laterales,…). Primero solidifica la parte exterior y mientras solidifica la interior, deja la superficie en compresión. Son difíciles de romper.

Metales amorfos

• Transformadores eléctricos, cabezales de grabación

TIPOS DE SÓLIDOSLas propiedades físicas de los sólidos

cristalinos, como su punto de fusión y su dureza, dependen tanto del acomodo de las partículas como de las fuerzas que las mantienen unidas.

Así los sólidos pueden clasificarse de acuerdo a los fuerzas actuantes en ellos en:SÓLIDOS IÓNICOS.SÓLIDOS DE RED COVALENTES.SÓLIDOS MOLECULARES.SÓLIDOS METÁLICOS.

SÓLIDOS IÓNICOSConsisten en iones que semantienen unidos por fuerzaselectrostáticas. Éstas, si bien sonintensas, dependen de la carga ydel tamaño de los iones (a mayorcarga y menor tamaño, la fuerzaes mayor).Ejemplos: NaCl – MgO – LiF – CaO -KCl - AgCl

EL NaCl ES UN SÓLIDO TÍPICO CON ESTRUCTURA

CÚBICA CENTRADA EN CARAS

PROPIEDADES DE LOS SÓLIDOS IÓNICOS.

• Son sólidos duros y quebradizos.• Poseen altos puntos de fusión. • Baja conductividad térmica.• Son malos conductores de la electricidad

en estado sólido.

• Es de hacer notar que las sustancia iónicas se denominan, en algunos casos, electrolitos pues en estado líquido o disueltas en agua conducen la electricidad.

SÓLIDOS DE RED COVALENTE

Consisten en átomosunidos en grandes redes o cadenasmediante enlacescovalentes.

Dado que estos enlaces

son más intensos, los

sólidos son duros y sus

puntos de fusión sonmás altos que lossólidos moleculares.

Ejemplos GRAFITO ( C ) – DIAMANTE ( C ) – CUARZO ( Si O2 ) –

CARBURO DE SILICIO ( Si C) – NITRURO DE BORO ( BN )

Variedades alotrópicas del carbono: diamante y grafito

DIAMANTE: cada átomode carbono está unido acuatro átomos vecinos enconfiguración tetraédrica.GRAFITO: los átomos sedisponen en anillos hexagonales interconectados,unidos a 3 átomos vecinos ydejando un electrón libre..

DIAMANTE: sólido muy duro y de elevadísimo punto de fusión (3550ºC)GRAFITO: buen conductor de la electricidad y grasoso al tacto.

SÓLIDOS MOLECULARES

SÓLIDOS METÁLICOS SON LLAMADOS SIMPLEMENTE METALES. LOS CATIONES DE UN METAL SE MANTIENEN

UNIDOS POR SU INTERACCIÓN CON EL “MAR DE ELECTRONES” FORMADO POR LOS ELECTRONES QUE HAN PERDIDO A FIN DE ESTABILIZARSE.

ESTOS ELECTRONES SE DENOMINAN DESLOCALIZADOS PUES NO PERTENECEN A NINGUN ÁTOMO, SINO QUE FORMAN ESTE “MAR”.

.

LA FUERZA QUE MANTIENE UNIDOS LOS ÁTOMOS METÁLICOS VARÍA CONSIDERABLEMENTE PUES DEPENDE DEL NÚMERO DE ELECTRONES DISPONIBLES PARA LOS ENLACES.

ESTE HECHO HACE QUE LAS PROPIEDADES FÍSICAS SEAN VARIABLES DE UN METAL A OTRO.

HIERRO

Propiedades de los metales

Desde blandos hasta muy duros.Punto de fusión desde bajos hasta altos.Excelente conductividad térmica y eléctrica.Dúctiles (hilos o alambres). Maleables (pueden martillarse hasta armar láminas).

No cambia la atracción entre las capas.

Éstas se desplazan sin romperse

TIPO DE SÓLIDO EJEMPLOS

FUERZAS INTERACTUANTES

PROPIEDADES

Molecular Argón (Ar)metano (CH4)

hielo (H2O)

Blandos, Puntos de fusión bajos o moderadamente altos, Baja conductividad térmica y eléctrica.

De red covalente Diamante (C) Cuarzo (SiO2)

Muy duros, punto de fusión muy alto, comúnmente baja conductividad térmica y eléctrica.

Iónico Na ClCa (NO3)2

Duros, quebradizos, alto punto de fusión, baja conductividad térmica y eléctrica.

Metálico Todos los elementos metálicos, como el Cu, Al, Fe, W

Desde blandos hasta muy duros, Punto de fusión desde bajos hasta altos. Excelente conductividad térmica y eléctrica. Dúctiles y Maleables

LÍQUIDOS: UN ESTADO INTERMEDIO DE LA MATERIA

http//:dta.utalca.cl/quim/

CARACTERÍSTICAS DE LOS LÍQUIDOS

• No tienen formas definidas

• Tienen volumen definido

• Tienen densidad elevada

• Son fluidos• Difunden a través

de otros líquidos

• Sus partículas se presentan bastante próximas entre si

• Las partículas poseen movimiento al azar en tres dimensiones

TEORIA CINETICO MOLECULAR. 1

• Las fuerzas intermoleculares entre partículas vecinas las mantienen próximas, por esto casi no hay espacios vacíos. En consecuencia son poco compresibles.

• Las partículas tienen suficiente energía cinética como para superar parcialmente las fuerzas atractivas.

• Las partículas son capaces de deslizarse entre si y adoptar la forma del recipiente.

TEORIA CINETICO MOLECULAR. 2

• Su superficie es lisa debido a las fuerzas intermoleculares que las atraen entre si y hacia el interior del líquido

• Difunden en otros líquidos, en los que son muy miscibles, la difusión es lenta a temperaturas normales.

Imagen: difusión de una solución acuosa de KMnO4 en agua.

www. kalipedia. com

• Las separaciones medias entre las partículas de los líquidos son mucho menores que en los gases por esto los líquidos tienen densidades mucho mayores que los gases.

TEORIA CINETICO MOLECULAR. 3

GASES LÍQUIDOS

www.geocities.com

TEORIA CINETICO MOLECULAR. 4

• La disminución de la temperatura disminuye la energía cinética de las moléculas. Si las fuerzas atractivas superan la energía cinética se produce “solidificación”

www.viajeros.com

PROPIEDADES DE LOS LÍQUIDOS

Las propiedades de los líquidos dependen de su naturaleza y de las fuerzas intermoleculares presentes en ellos.Por esto varían notablemente de un líquido a otro.

Las principales propiedades del estado líquido son:• Viscosidad

• Tensión superficial

• Acción capilar

• Evaporación

• Condensación

• Presión de vapor

• Punto de ebullición

VISCOSIDAD: ¿Qué es?Es la resistencia de un líquido a fluir.A mayor viscosidad mayor resistencia a fluir (ej. la miel es

más viscosa que el agua, pues posee más resistencia a fluir).

Se manifiesta solo en líquidos en movimiento, ya que en reposo solamente actúa la gravedad (g)

¿En que unidades se mide?La viscosidad se mide en:

cSt = mm2/seg. (Centistokes), ó cP =cSt/ (Centipoises) según el sistema internacional.

Antiguamente se utilizaban los Segundos Saybolt Universales (SSU), sistema ahora en desuso.

¿A qué se debe? La viscosidad se produce por el efecto de corte o

deslizamiento que produce el movimiento de una capa de fluido con respecto a otro.

Este movimiento produce una fuerza tangencial a la que se oponen las moléculas de la capa inferior.

Puede considerarse como causada por el rozamiento ó fricción interna entre las moléculas y se presenta tanto en líquidos como en gases aunque en éstos suele ser despreciable.

representación de una fuerza tangencial (www.wikipedia.com)

¿De que factores externos depende?

• La viscosidad es característica tanto de los gases como de los líquidos, aunque éstos presentan coeficientes de viscosidad mucho más altos que los gases. Los superfluidos presentan viscosidad cero.

• Los coeficientes de viscosidad en la mayoría de los casos disminuyen al aumentar la temperatura, ya que la mayor energía cinética de las moléculas les permite superar las fuerzas intermoleculares.

• La presión tiene poca o nula incidencia dado que es un estado condensado.

• En los líquidos el factor dominante para determinar la viscosidad es la interacción molecular.

¿Cómo influyen las fuerzas intermoleculares?

Las sustancias con fuerzas intermoleculares mayores serán más viscosas.

Las sustancias con posibilidad de formar puentes de hidrógeno tienen altas viscosidades (glicerina).

El incremento de tamaño y área superficial de las moléculas aumenta las fuerzas de London y en consecuencia la viscosidad.

Cuanto más largas son las moléculas más difícil les resulta fluir.

Ejemplo de la viscosidad de la leche y el agua. Líquidos con altas viscosidades no forman salpicaduras. (www.wikipedia.com)

TENSION SUPERFICIALEs el fenómeno por el cual la superficie de un líquido

se comporta como una pequeña película elástica. Puede representarse como la cantidad de energía

necesaria para aumentar la superficie de un líquido por unidad de área.

A nivel microscópico se debe a que las moléculas del interior están sometidas a distintas fuerzas que las de la superficie.

La tensión superficial puede afectar impidiendo, por ejemplo, el hundimiento de un clip en el agua. (masabadell.files.wordpress.com/2007/11/robert...)

¿A que se debe este efecto?• Las moléculas del interior son atraídas en todas

las direcciones por las fuerzas intermoleculares.• Las moléculas de la superficie son atraídas por

las moléculas vecinas hacia los costados y hacia adentro. Estas atracciones hacia el interior provocan que la superficie se tense como una película elástica.

• Los sistemas tienden a estar en el estado energético mas bajo posible. Como las moléculas del interior del líquido tienen menor energía promedio, el sistema tiende a bajar su energía disminuyendo el número de moléculas en la superficie.

El agua no moja la superficie cerosa de las manzanas

El principal efecto de la tensión superficial es que el líquido tiende a reducir su superficie para un volumen dado, por esto adoptan forma esférica.

Las gotas de los líquidos adoptan esa forma cuando están en contacto con una superficie con la que la atracción es mínima.

Cuando el líquido tiene afinidad con la superficie “la moja”.

http://www.latercera.cl/vgn/images/portal/FOTO042005/151841380tension-superficial-

ACCION CAPILAR

Se denomina de esta manera al ascenso de un líquido a través de un tubo de pequeño diámetro (capilar) que está sumergido en aquel.

Actúan fuerzas:Cohesivas, entre moléculas semejantesAdhesivas, entre moléculas diferentes

Formación del meniscoEl menisco de un líquido

es la superficie curva que se forma en un tubo angosto.

Menisco cóncavo: las fuerzas adhesivas superan a las cohesivas Ej.: agua.

Menisco convexo: las fuerzas cohesivas superan a las adhesivas

Ej.:mercurio.

Meniscocóncavo

Menisco convexowww.wikipedia.com

¿Por qué asciende el líquido?

Cuando la parte inferior de un capilar se coloca verticalmente, en contacto con un líquido como el agua, se forma un menisco cóncavo; la tensión superficial succiona la columna líquida hacia arriba hasta que el peso del líquido sea suficiente para que la fuerza de la gravedad se equilibre con la tensión superficial.

¿Cuánto ascenderá el líquido?

• El peso de la columna líquida es proporcional al cuadrado del diámetro del tubo.

• Un tubo angosto succionará el líquido en una longitud mayor que un tubo ancho. Así, un tubo de vidrio de 0,1 mm de diámetro levantará una columna de agua de 30 cm.

Ejemplos de acción capilar

Debido a la acción capilar el agua sube por los intersticios de un terrón de azúcar o sobre un trozo de papel secante.

Es en parte también gracias a este efecto que el agua puede subir a través de los conductos de una planta para transportar nutrientes.

EVAPORACION• Es el proceso por el cual las moléculas de la

superficie del líquido pasan a la fase gaseosa.• La velocidad del proceso aumenta con el

aumento de la temperatura.• La evaporación produce descenso de la

temperatura del líquido. Se debe a que la energía cinética media en el líquido baja al escapar al vapor las moléculas con mayor energía cinética, es por esto que se enfría.

• Si el sistema es cerrado, las moléculas de vapor al tocar la superficie del líquido podrán ser atrapadas por él y condensar.

Equilibrio dinámicoSe denomina así a la situación en la cual la

velocidad de evaporación es igual a la de condensación.

El numero de moléculas que se evapora es igual al de moléculas que se condensan.

EVAPORACION y CONDENSACION

• Si al sistema lo hiciéramos abierto, las moléculas del vapor difundirían alejándose de la superficie del líquido.

• Como todos los sistemas tienden a restaurar las condiciones de equilibrio mas moléculas pasarían del líquido al vapor para reponer las moléculas perdidas.

• Si dejáramos el recipiente destapado, el líquido se evaporaría por completo.

PRESION DE VAPOR

Es la presión parcial que ejercen las moléculas que pasaron al vapor, sobre la superficie del líquido en el equilibrio, a una temperatura dada.

La presión de vapor ó de saturación es la máxima presión que pueden ejercer los vapores a una temperatura (T) dada.

El valor de la presión de vapor de un líquido depende de la temperatura.

Al aumentar T, aumenta la velocidad de evaporación y el sistema tiende a volver al equilibrio, aumentando la cantidad de moléculas que condensan.

PRESION DE VAPOR• Con el aumento de T se alcanza un nuevo valor

de presión de vapor, mas elevado puesto que hay mas moléculas en el vapor.

• El valor de la presiónde vapor a una T dadaes una característica propia de cada líquido.

Variación de la presión de vapor de éter, benceno y agua con la temperatura http://inorganica.com/tema11_archivos/liquido _ archivos/puntoe.jpg

PUNTO DE EBULLICIONSe denomina así a la T a la cual la presión de vapor

del líquido es igual a la presión externa. Si esta última es 1 atm. se lo llama p. de eb. Normal.

A esa T en el interior del líquido se forman burbujas, estas suben a la superficie y revientan liberando vapor a la atmósfera. Este proceso es masivo, ocurre en todo el líquido, a diferencia de la evaporación que se da a nivel superficial.

PUNTO DE EBULLICION• Cuando se suministra calor a un líquido en su p.

de eb. la T permanece constante. Todo el calor suministrado se emplea para vencer las fuerzas de cohesión del líquido para formar vapor.

• El punto de ebullición varía en forma directamente proporcional a la presión externa a la que está sometido el líquido.

• El punto de ebullición es una de las constantes físicas que caracterizan a las sustancias.

• Las diferencias entre los p. de eb., a una T dada, se debe a las diferencias en las fuerzas cohesivas de distintos líquidos.

Transferencia de calor y cambios de estado

Para alcanzar el punto de ebullición de un líquido debe suministrarse calor. Frecuentemente se trabaja a presión constante (p. atmosférica).

El Calor molar de vaporización o Entalpía de vaporización H vap es la cantidad de

calor, a presión constante, que se debe suministrar a un mol de líquido en su punto de ebullición para transformarlo en vapor sin que cambie la temperatura.

Las unidades que se emplean son kJ/mol ó kc/mol.Si los valores de H son >0, el proceso es

endotérmico, el sistema absorbe calor del medio,Por el contrario el proceso es exotérmico cuando libera

calor al medio y H es <0.

Calores de vaporización, puntos de ebullición y presiones de vapor de

algunos líquidosLíquido

PMPvap

(torr 20 °C)

P.eb.(en °C a 1 atm)

H vap en P.eb.(kJ/mol)

Agua 18,0 17,5 100 40,7

Etanol 46,1 43,9 78,3 39,3

Benceno 78,1 74,6 80,1 30,8

Dietil éter 74,1 442 34,6 26,0

Tetracloruro de Carbono

153,8

85,6 76,8 32,8

Etilen glicol 67,1 0,1 197,3 58,9

Los valores de la tabla nuevamente reflejan la influencia de las fuerzas atractivas.El agua, el etanol y el etilen glicol presentan puentes de hidrógeno, eso explica sus altos valores de pto. eb. y H vap. Los líquidos con valores elevados de H vap. son útiles como refrigerantes. El benceno por no presentar este tipo de fuerzas cohesivas tiene valores mas bajos y no resulta adecuado.

¿Como se interpretan estos datos?

¿Qué sucede al condensar el vapor?

La condensación es el proceso inverso a la evaporación.

El calor de condensación de un líquido es igual en magnitud pero de signo opuesto al calor de vaporización.

La vaporización siempre tiene para un líquido H >0, es un proceso endotérmico y la condensación es un proceso exotérmico (H <0).

Efectos de las fuerzas intermoleculares sobre las propiedades de los líquidos

PROPIEDAD LÍQUIDOS VOLÁTILESF. I. débiles

LÍQUIDOS NO VOLÁTILESF. I. fuertes

Fuerzas cohes. Baja Alta

Viscosidad Baja Alta

Tensión superf. Baja Alta

Presión vapor Alta Baja

Veloc. de evap. Alta Baja

Punto fusión Bajo Alto

Punto ebullic. Bajo Alto

NATURA 1

Los materiales

¿Qué son los materiales?

Propiedades de los materiales

Los nuevos materiales

01

NATURA 1

¿Qué son los materiales?

• Las sustancias que sirven para construir objetos suelen llamarse materiales.

• Los materiales naturales son los que se encuentran en la naturaleza; se llaman también materias primas (madera, seda, cuero…).

• Los materiales artificiales son aquellos que el ser humano fabrica a partir de los naturales (papel, vidrio, plástico…).

01

NATURA 1

Propiedades de los materiales

Algunas de las más características son:

• Dureza

• Elasticidad

• Ligereza

• Conductividad térmica y aislamiento térmico

• Impermeabilidad al agua

• Fragilidad y resistencia

• Conductividad y aislamiento eléctrico

01

NATURA 1

Los nuevos materiales

• En los últimos años han adquirido una gran importancia ciertos materiales que por sus especiales propiedades han revolucionado la industria, la telecomunicaciones, la alta tecnología, etc.

• Algunos de estos materiales son los siguientes: fibra de carbono, superconductores, semiconductores y la fibra de vidrio.

01

Clasificación de los Materiales

Sustancias inorgánicas formadas por uno o mas elementos que tienen enlace metálico y otros no metálicos.

Estructura cristalina y gran número de electrones deslocalizados.

Cu, Fundición, aceros, aluminio, níquel, cinc, magnesio, titanio, latones (CuZn) y bronces (CuSn)

Propiedades: Buena Conductividad térmica y eléctricaAlta ductilidadAlta conformabilidadAlta resistencia al impactoAlta resistencia mecánica a los esfuerzos de tracción

Aplicaciones:

Estructurales y de carga

Transporte

Inorgánicas formadas por elementos metálico y no metálicos unidos en forma de óxidos, nitruros carburos, silicatos,… la base Al2O3 PF 2020ºC

Enlace iónico y/o covalentes. Estructura cristalina, amorfa o mezcla.

Vidrios SiO2-Na2O-CaO, Refractarios Al2O3-MgO-SiO2, Ferroeléctricos, Abrasivos, Vitrocerámicas

Propiedades: Escasa Conductividad térmica y eléctricaDeficiente ductilidadMínima conformabilidadDeficiente resistencia al impactoBuena resistencia y durezaExcelente resistencia a la temperatura y corrosiónPropiedades Ópticas, eléctricas y térmicas interesantes

Aplicaciones:

Refractarios para hornos

Enlosados

Aisladores

Sanitarios, …

Compuestos orgánicos basado en el carbono, hidrogeno y otros no metálicos, grandes estructuras moleculares, teniendo una base monómero que se repite

Estructuralmente generalmente no cristalino.

Tipos:

C+H = Hidrocarburos PolietilenoC+H+O= Acrílicos y epoxídicosC+H+N= NylonC+H+F= TeflonC+H+Si= SiliconasTermoplásticosTermoestablesElastómeros

Propiedades:

Escasa Conductividad térmica y eléctrica

Magnifica ductilidad

Densidades bajas

Gran flexibilidad

Escasa resistencia mecánica

Buena resistencia a la corrosión

No recomendable a temperaturas

Plásticos

Los plásticos son productos que se obtienen de derivados de petróleo.

Al calentar la materia prima, se consigue una pasta blanda que adquiere la forma que se desee, prensándola en moldes y enfriándola después.

Las aplicaciones de los plásticos son muy numerosas. Sus ventajas se encuentran en el precio, la variedad de colores, la ligereza, la resistencia, la impermeabilidad, etc.

VidrioEl vidrio es un material sólido, frágil y transparente con el que se fabrican vasos, botellas, lentes, espejos, etc.

El vidrio se fabrica a partir de la arena (sílice), a la que se añaden otros productos químicos.

La mezcla se funde en hornos a unos 1700°C; el resultado es un material viscoso que se puede modelar.

Los recipientes de vidrio son muy recomendables para envasar productos alimenticios porque el vidrio no los altera y es duradero.

Mezcla de 2 o mas materiales sin combinarse para obtener mejores propiedades,

Un material la posición de carga o refuerzo y otro de matriz o adhesivo

Plásticos reforzados con fibra, Madera, Hormigón, grafito con matriz de epoxi, carburos tungsteno con matriz de cobalto, acero con titanio,…

Propiedades: LigerosResistenteDúctilesResistentes a la temperatura y corrosión

Aplicaciones:

Construcción

Estructuras ligeras

Cajas negras, …

Grupo Si y Ge. Forman IVA de la tabla periódica. Frontera entre metales y no metales, forman compuestos cerámicos, sensibles a pequeñas impurezas.

GaAs rectificador altas temperatura = laser,

CdS celdas solares,

ZnO como el P en pantallas de TV,…

Aplicaciones:

Dispositivos electrónicos (calculadoras, relojes, satélites, etc)

SEMICONDUCTORES

Comprendido en los anteriores. Base de la electrónica. Intermedio entre conductores y aisladores

NATURA 1

Otros materiales de gran interés

• Papel y cartón

• Fibras textiles

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NATURA 1

Papel y cartón

• El papel se fabrica a partir de la celulosa, que se obtiene de la madera de los árboles.

• El papel reciclado se obtienen a partir del papel usado y los procesos de fabricación que requiere son menos contaminantes.

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NATURA 1

Fibras textiles

• Las fibras textiles son materiales que pueden ser hilados, esto es, puestos en forma de hilo.

• Con las fibras se fabrican todo tipo de tejidos.

• Hay fibras naturales como la seda, el algodón y la lana.

• Las fibras artificiales, o sintéticas, están fabricadas a partir de derivados del petróleo: nailon, lycra, poliéster, etc.

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