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Hielo, agua y vapor: tres formas diferentes de la misma molécula; H2O. A pesar de tener la misma fórmula química y de estar hechas exactamente de los mismos elementos, estas tres especies tienen estructuras, Fuerzas intermoleculares y características muy diferentes. Son grandes ejemplos de los estados de la materia. Este artículo…
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Jetzt kostenlos anmeldenHielo, agua y vapor: tres formas diferentes de la misma molécula; H2O. A pesar de tener la misma fórmula química y de estar hechas exactamente de los mismos elementos, estas tres especies tienen estructuras, Fuerzas intermoleculares y características muy diferentes. Son grandes ejemplos de los estados de la materia.
Los estados de la materia son una de las distintas formas físicas en las que puede existir la materia.
En 1742, el astrónomo sueco Anders Celsius inventó una forma de medir la temperatura:
En los años siguientes, varios científicos invirtieron su sistema, hasta llegar a la escala familiar que conocemos hoy: la escala Celsius. Ahora, el 0 indica el punto de fusión del agua, mientras que el 100 indica su punto de ebullición a nivel del mar; las unidades se denominan grados Celsius, °C.
A diferencia de otras escalas de temperatura, como la escala Fahrenheit, se basa en estados de la materia definidos y medibles.
Hay cuatro estados principales de la materia. Se caracterizan por su estructura, la disposición de las partículas, las Fuerzas intermoleculares y la energía relativa; pueden representarse mediante el modelo de partículas, en el que estas se muestran como esferas. Los cuatro estados son:
Vamos a analizar cada uno, empezando por los sólidos.
Es posible que veas el término fase, al hablar de los estados de la materia. Aunque estos términos son similares, tienen significados ligeramente diferentes.
El primer estado de la materia que exploraremos hoy es el sólido. En los sólidos, las partículas se mantienen unidas muy estrechamente en un patrón regular. Existen fuerzas intermoleculares muy fuertes entre estas partículas y, por ello, no pueden moverse libremente, sino que vibran alrededor de un punto fijo. Esto significa que los sólidos mantienen una forma y un volumen determinado, sea cual sea su recipiente. Las partículas también tienen una energía baja.
En el artículo Estructuras reticulares verás diferentes tipos de sólidos: podrás comparar las estructuras reticulares moleculares, covalentes, iónicas y metálicas y sus propiedades.
Si se calienta un sólido, acaba convirtiéndose en un líquido. En los líquidos, las partículas están colocadas al azar. Siguen manteniéndose unidas por fuerzas intermoleculares, pero estas fuerzas se ven parcialmente superadas y las partículas pueden moverse más libremente. Esto significa que los líquidos fluyen para adoptar la forma de su recipiente. Sin embargo, siguen teniendo un volumen definido. Como hemos calentado las partículas, tienen más energía que las de un sólido.
El tercer estado principal de la materia es el gas. Se produce cuando se calienta un líquido a una temperatura aún mayor. En los Gases, las partículas están en distribuidos al azar y están muy separadas. No hay (casi) fuerzas intermoleculares entre las partículas, lo que significa que se mueven libremente en todas las direcciones a gran velocidad y tienen mucha energía. Los gases siempre llenan sus recipientes y no tienen un volumen fijo, sino que pueden comprimirse o expandirse.
Un gas ideal es un gas teórico, que no tiene fuerzas intermoleculares ni interacciones entre las moléculas. Se supone que las moléculas son partículas sin volumen y que no se pierde energía cinética cuando chocan.
Los gases ideales son útiles, porque obedecen una determinada ley que relaciona la presión (P), la temperatura (T) y el volumen (V), donde PV = nRT. Aquí, n representa el número de moles del gas, y R representa la constante universal de los gases, un valor igual a 0,082.
Esto se conoce como la Ley de los Gases Ideales, y significa que un mol de cualquier gas ideal ocupa el mismo volumen a la misma temperatura y presión.
Aunque ningún gas es perfectamente ideal, muchos gases se acercan lo suficiente como para que esta ley se utilice en los cálculos químicos.
Los gases que no se comportan exactamente como gases ideales se conocen como gases reales. T
Tenemos un artículo sobre los gases ideales y reales que te ayudará a comparar ambos. Consulta Gases ideales y reales para saber más. Y, si quieres probar a hacer cálculos con la Ley de los Gases Ideales, dirígete a Ley de los gases ideales, para ver muchos ejemplos prácticos.
Hay un cuarto estado de la materia, que es más común de lo que crees. De hecho, desempeña un papel en muchos objetos y fenómenos cotidianos. Este estado se llama plasma.
Al igual que el calentamiento de un líquido lo convierte en gas, el calentamiento de un gas lo convierte en plasma. El plasma también puede crearse utilizando un láser, microondas o cualquier campo magnético. Al igual que los gases, las partículas del plasma están dispuestas al azar y muy separadas. No tienen una forma ni un volumen fijos y se expanden para llenar su contenedor.
Sin embargo, a diferencia de los gases, el plasma está formado por partículas cargadas. Cuando se calienta un gas a una temperatura suficientemente alta (o se lleva a cabo uno de los otros métodos de creación de plasma), se separan algunas de las partículas en electrones cargados negativamente e iones cargados positivamente. Estos electrones se denominan electrones libres. Estas partículas cargadas hacen que el plasma pueda conducir la electricidad.
Encontrarás plasma en las estrellas, las luces de neón, los televisores de plasma y los rayos.
Para ayudarte a estudiar, hemos creado una práctica tabla en la que se comparan los estados de la materia:
Estado de materia | Sólido | Líquido | Gas | Plasma |
Diagram |
|
|
|
|
Distribución | Estrecha | Cercanos | Alejados | Alejados |
Fuerzas Intermoleculares | Fuerte | Débil | Ninguna | Ninguna |
Movimiento y velocidad | Vibran | Aleatorio | Rápido y aleatorio | Rápido y aleatorio |
Forma | Fija | Variable | Variable | Variable |
Volumen | Fija | Fija | Variable | Variable |
Tabla 1. Comparación de los cuatro principales estados de la materia.
Ahora que sabemos cuáles son los diferentes estados, vamos a ver los cambios de estado de la materia. Como su nombre indica, se trata de pasar de un estado de la materia a otro.
Si se calienta un sólido, su temperatura aumenta. Sin embargo, en algún momento, su temperatura deja de aumentar. En su lugar, el sólido comienza a fundirse. La Energía térmica suministrada se utiliza para aumentar la energía cinética de las partículas y superar las fuerzas intermoleculares que las mantienen unidas. Este punto se conoce como punto de fusión de la sustancia.
Una vez que toda la sustancia se ha fundido, su temperatura vuelve a aumentar. Pero, al igual que antes, llega a una meseta en un punto determinado. Entonces, la sustancia empieza a hervir. Una vez más, la Energía térmica suministrada se utiliza para aumentar aún más la energía cinética de las partículas y superar las fuerzas intermoleculares restantes entre ellas. Esto se conoce como el punto de ebullición de la sustancia. Su temperatura se mantiene igual hasta que toda la sustancia se ha convertido en gas; solo entonces vuelve a aumentar.
Lo contrario también es cierto: si tomas un gas y lo enfrías, acaba condensándose en un líquido. Si se enfría aún más, se congela y se convierte en un sólido. Algunos sólidos pueden pasar directamente de sólido a gas, saltándose por completo el estado líquido. Esto se conoce como sublimación. El proceso inverso, pasar de gas a sólido, se conoce como deposición.
Aquí tienes un práctico diagrama, que muestra los nombres de los cambios de un estado de la materia a otro:
Podemos ampliar esto para hablar de los cambios de estado cuando se trata del plasma. Pasar de un gas a un plasma se conoce como ionización, mientras que pasar de un plasma a un gas se conoce como desionización o recombinación.
Para terminar, vamos a explorar algunos ejemplos comunes de estados de la materia:
Los cuatro principales estados de la materia son: el sólido, el líquido, el gas y la plasma.
Las partículas de estos estados tienen diferentes disposiciones, velocidades, niveles de energía y otras propiedades.
Se producen a partir de estructuras, fuerzas intermoleculares y características diferentes de la materia.
El paso de sólido a líquido se llama fusión; ocurre cuando la energía térmica supera alguna fuerza intermolecular, permitiendo más movimiento y mayor distancia entre los átomos o moléculas.
Los sólidos que se subliman son el hielo seco que pasa directamente a gas de CO2 y el yodo que pasa de un sólido a un gas púrpura.
Tarjetas en Estados de agregación de la materia50+
Empieza a aprender_______ se define como la cantidad de soluto presente en una determinada cantidad de disolución.
La concentración
_________ es aquella que tiene una cantidad importante de soluto disuelto en ella en comparación con una _________.
Disolución concentrada; disolución diluida
¿Por qué utilizamos la molalidad?
Al aumentar la temperatura de una disolución, las moléculas de agua se expanden y su volumen aumenta, afectando así a la molaridad. Luego, como la molalidad no considera volumen, es una medida de concentración más precisa.
¿Qué son las disoluciones?
Las disoluciones son mezclas homogéneas o de composición uniforme.
Encuentra la concentración de una disolución que contiene 2 g de dióxido de carbono disueltos en 10.000 g de agua.
Para resolver esto, podemos usar ppm (partes por millón). Donde:
Recuerda, 1 millón = 106
ppm = 1 g de CO2 / 10001 g de disolución x 106 = 99 ppm
¿Cuál es la diferencia entre molaridad, molalidad y fracciones molares?
Las fracciones molares se utilizan para cantidades adimensionales, mientras que la molaridad tiene unidades de mol/L y la molalidad tiene unidades de mol/kg. Además, las fracciones molares se utilizan principalmente para los gases.
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