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TEORÍA
TEORÍA
CINÉTIC
A
CINÉTIC
A
ND IC EÍ
Teoría cinética de los gases. Modelo molecularTeoría cinética de los gases. Modelo molecular: Los gases están constituidos por partículas (átomos o moléculas) separadas Los gases están constituidos por partículas (átomos o moléculas) separadas
por espacios vacíos. Las partículas de un gas están en constante movimiento en por espacios vacíos. Las partículas de un gas están en constante movimiento en línea recta, al azar en todas la direcciones.línea recta, al azar en todas la direcciones.
El volumen total de las partículas de un gas es muy pequeño (y puede El volumen total de las partículas de un gas es muy pequeño (y puede despreciarse) en relación con el volumen del recipiente que contiene el gas.despreciarse) en relación con el volumen del recipiente que contiene el gas.
Las partículas de un gas chocan entre sí y con las paredes del recipiente que lo Las partículas de un gas chocan entre sí y con las paredes del recipiente que lo contiene. Es tos choque se suponen elásticos, es decir, las partículas no ganan contiene. Es tos choque se suponen elásticos, es decir, las partículas no ganan ni pierden energía cinética en ellos. La presión del gas se produce por las ni pierden energía cinética en ellos. La presión del gas se produce por las colisiones de las partículas con las paredes del recipiente.colisiones de las partículas con las paredes del recipiente.
La energía cinética de las partículas aumenta con la temperatura del gas.La energía cinética de las partículas aumenta con la temperatura del gas.
Las fuerzas atractivas y repulsivas entre las partículas se pueden considerar Las fuerzas atractivas y repulsivas entre las partículas se pueden considerar despreciables.despreciables.
Teoría cinética de los gasesTeoría cinética de los gasesEntre 1850 y 1880 Maxwell, Clausius y Boltzmann
desarrollaron esta teoría, basada en la idea de que todos
los gases se comportan de forma similar en cuanto al
movimiento de partículas se refiere.
Boltzmann Clausius
ND IC EÍ
Modelo Molecular. Variación de la P y VModelo Molecular. Variación de la P y V
El aumento de presión exterior origina una disminución del El aumento de presión exterior origina una disminución del
volumen, que supone el aumento de choques de las partículas con volumen, que supone el aumento de choques de las partículas con
las paredes del recipiente, aumentando así la presión del gas.las paredes del recipiente, aumentando así la presión del gas.
Teoría cinética de los gases
ND IC EÍ
Modelo Molecular. Variación de T y PModelo Molecular. Variación de T y P
Al aumentar la temperatura aumenta la velocidad media de las Al aumentar la temperatura aumenta la velocidad media de las
partículas, y con ello el número de choques con las paredes. Eso partículas, y con ello el número de choques con las paredes. Eso
provoca un aumento de la presión interior que desplaza el émbolo provoca un aumento de la presión interior que desplaza el émbolo
hasta que se iguala con la presión exterior, lo que supone un hasta que se iguala con la presión exterior, lo que supone un
aumento del volumen del gas.aumento del volumen del gas.
Teoría cinética de los gases
ND IC EÍ
Hechos y ObservacionesHechos y Observaciones
El movimiento browniano es el movimiento aleatorio que se El movimiento browniano es el movimiento aleatorio que se observa en algunas partículas microscópicas que se hallan en observa en algunas partículas microscópicas que se hallan en un medio fluido (por ejemplo, polen en una gota de agua). un medio fluido (por ejemplo, polen en una gota de agua). Recibe su nombre en honor al escocés Robert Brown, biólogo y Recibe su nombre en honor al escocés Robert Brown, biólogo y botánico que descubrió éste fenómeno en 1827 y observó que botánico que descubrió éste fenómeno en 1827 y observó que pequeñas partículas de polen se desplazaban en movimientos pequeñas partículas de polen se desplazaban en movimientos aleatorios sin razón aparente. El movimiento aleatorio de aleatorios sin razón aparente. El movimiento aleatorio de estas partículas se debe a que su superficie es bombardeada estas partículas se debe a que su superficie es bombardeada incesantemente por las moléculas (átomos) del fluido incesantemente por las moléculas (átomos) del fluido sometidas a una agitación térmica.sometidas a una agitación térmica.
ANIMACIÓNANIMACIÓN EJEMPLOEJEMPLO
Hechos y ObservacionesHechos y Observaciones
El continuo choque de las partículas del líquido contra las del El continuo choque de las partículas del líquido contra las del sólido, provoca atracciones de partículas con distinta carga sólido, provoca atracciones de partículas con distinta carga que acaban por “romper” el sólido.que acaban por “romper” el sólido.
Disolución de la Sal (Cloruro sódico)
Hechos y ObservacionesHechos y Observaciones
El continuo choque de las partículas del líquido contra las del El continuo choque de las partículas del líquido contra las del gas o líquido, desplazan a distintas posiciones a cada una de gas o líquido, desplazan a distintas posiciones a cada una de las partículas; como resultado tenemos una mezcla las partículas; como resultado tenemos una mezcla homogénea de las dos clases de partículas.homogénea de las dos clases de partículas.
Difusión de tinta en aguaSIMULACIÓN
Hechos y ObservacionesHechos y Observaciones
Las partículas gaseosas del aire, chocan constantemente con Las partículas gaseosas del aire, chocan constantemente con las partículas sólidas del humo, desplazándolas las partículas sólidas del humo, desplazándolas constantemente.constantemente.
1.- El número de moléculas es grande y la separación media entre ellas es 1.- El número de moléculas es grande y la separación media entre ellas es grande comparada con sus dimensiones. Por lo tanto ocupan un volumen grande comparada con sus dimensiones. Por lo tanto ocupan un volumen despreciable en comparación con el volumen del envase y se consideran despreciable en comparación con el volumen del envase y se consideran masas puntuales.masas puntuales.
2.- Las moléculas se mueven en forma aleatoria, con 2.- Las moléculas se mueven en forma aleatoria, con diferentes velocidades cada una, pero con una velocidad promedio que no diferentes velocidades cada una, pero con una velocidad promedio que no cambia con el tiempo.cambia con el tiempo.
3.- Las moléculas realizan choques elásticos entre sí, por lo tanto se 3.- Las moléculas realizan choques elásticos entre sí, por lo tanto se conserva la energía cinética (velocidad) de las moléculas.conserva la energía cinética (velocidad) de las moléculas.
4.- Las fuerzas entre moléculas son despreciables, excepto durante el 4.- Las fuerzas entre moléculas son despreciables, excepto durante el choque.choque.
5.- El gas es considerado puro, es decir todas las moléculas son idénticas.5.- El gas es considerado puro, es decir todas las moléculas son idénticas.
6.- El gas se encuentra en equilibrio térmico con las paredes del envase.6.- El gas se encuentra en equilibrio térmico con las paredes del envase.
7.- Estos postulados describen el comportamiento de un gas ideal. Los gases 7.- Estos postulados describen el comportamiento de un gas ideal. Los gases reales se aproximan a este comportamiento ideal en condiciones de reales se aproximan a este comportamiento ideal en condiciones de baja densidad y temperatura.baja densidad y temperatura.
ND IC EÍ
ES TADOS DE ES TADOS DE AGREGACIÓN DE LA AGREGACIÓN DE LA
MATERIAMATERIA
ES TADOS DE ES TADOS DE AGREGACIÓN DE LA AGREGACIÓN DE LA
MATERIAMATERIA
ND IC EÍ TEORÍA C INÉTICA DE LA MATERIATEORÍA C INÉTICA DE LA MATERIA
La te or a cin tica e stable ce que la m ate ria e st constitu id a por pe que as part culas í é á ñ í( tom os , m ol culas o ione s ) que e st n e n continuo m ovim ie nto y e ntre e llas e xis te n á é áe spacios vac os . íE n cad a uno d e los tre s e stad os d e agre gaci n las part culas m nim as ( tom os , ó í í ám ol culas o ione s) s e d ispone n d e m ane ra d ife re nteé
La dis tancia entre las partículas e s m ayor e n e l e stad o gase oso que e n e l
lqu id o, y e n s te m ayor que e n e l s lid o.í é ó
Las fuerzas de atracción e ntre e s tas part culas m nim as (fue rzas d e cohe s i n) í í óson m ayore s e n los s lid os que e n los lqu id os y e n s tos m ayore s que e n los ó í égase s .
G aseoso Líquido S ólido
Es tructura interna de los es tados de agregaciónEs tructura interna de los es tados de agregación
ND IC EÍ Es tado S ólidoEs tado S ólido
E n los sólidos cris talinos , las part culas obe d e ce n aun íord e n ge om trico, que s e re p ite a trav s d e tod o e l s lid o, é é óconstituye nd o la re d o re t culo cris talino. D e s te pue d e í écons id e rarse s lo una parte re pre se ntativa que se llam a óceldilla unidad. Las d ive rsas form as d e cris tale s no son
m s que la trad ucci n exte rna d e la s im e tr a inte rna d e la á ó íre d .
Lo usual e s que e n los s lid os no se apre cie , a s im ple vis ta óla ord e naci n cris talina. E s to s e d e be a que cualqu ie r óporci n d e m ate ria no e s un re t culo cris talino gigante , s ino ó íun conjunto d e pe que os cris tale s inte rpe ne trad os ñe s tre cham e nte .
E n los sólidos amorfos , com o e l vid rio o las re s inas
s int ticas , la d is tribuci n d e las part culas care ce d e l ord e n é ó ím e ncionad o.
Celd illa unidad del NaCl. R ed simetría cúbica
E n e s tad o s lid o las part culas ltim as (ya s e an m ol culas , tom os o ione s ), s e e ncue ntran ó í ú é áen contacto unas con otras y dispues tas en pos iciones fijas .
Las part culas pue d e n í vibrar alre d e d or d e sus pos icione s fijas , pe ro no pue d e n cam b iar d e
pos ici n. óD e ah la form a y e l volum e n invariable s y la d b il com pre s ib ilid ad d e los s lid osí é ó .
E l S iO 2 se presenta en dos formas: a) el cuarzo cristalino, b) el vidrio de cuarzo, amorfo. (Las estructuras se han representado en dos d imensiones, por esto, parece como si él S i tuviese valencia 3)
ND IC EÍ
R ed iónica NaC l
R ed atómica D iamante (C )
R ed metálica Au
R ed atómica S ílice (S iO 2)
Es tado S ólidoEs tado S ólido
ND IC EÍ
Es tado LíquidoEs tado LíquidoE n los lqu id os las part culas constituye nte s e st n í í á en contacto unas con
otras .
D e ah que los lqu id os pose an volum e n constante y d b il com pre s ib ilid ad , í í éTam bi n por e sto, las d e ns id ad e s d e los lqu id os son, e n ge ne ral, algo é íinfe riore s a las d e los s lid os , aunque d e l m ism o ord e n.ó
Las part culas que constituye n e l lqu id o í í no se encuentran fijas , s ino que
pue d e n moverse unas en relación a otras .
Por e sto los lqu id os fluye n y no tie ne n form a form a prop ia, ad optan la íform a d e l re cip ie nte que los contie ne .
ND IC EÍ
B r2 líquido
H 2O líquida
Hg líquido
Es tado LíquidoEs tado Líquido
ND IC EÍ
Es tadoEs tado GaseosoGaseosoE n e s tad o gase oso las part culas son í independientes unas de otras , e s t n á separadas por enormes dis tancias con relación a su tamaño. Tal e s as , que e n las m ism as cond icione s íd e pre s i n y te m pe ratura, e l volum e n d e un gas no d e pe nd e m s que d e l n m e ro d e ó á úpart culas (ley d e Avogad ro) y no d e l tam a o d e s tas , d e spre ciable fre nte a sus d is tancias . í ñ éD e ah , la gran com pre s ib ilid ad y los valore s extre m ad am e nte pe que os d e las d e ns id ad e s í ñd e los gase s
Las part culas d e un gas se í mueven con total libertad y
tie nd e n a se pararse , aum e ntand o la d is tancia e ntre e llas
hasta ocupar tod o e l e spacio d isponible .
Por e sto los gase s tie nd e n a ocupar tod o e l volum e n d e l
re cip ie nte que los contie ne .
Las part culas d e un gas s e e ncue ntran e n constante ím ovim ie nto e n lne a re cta y cam b ian d e d ire cci n cuand o í óchocan entre ellas y con las paredes del recipiente.
E stos choque s d e las part culas d e l gas con las pare d e s íd e l re cip ie nte que lo contie ne son los re sponsable s d e la
pres ión d e l gas .
Las colis ione s son r p id as y e l sticas (la e ne rg a total d e l á á ígas pe rm ane ce constante ).
ND IC EÍ
Cl2 gaseoso
HCl y NH 3 gaseosos
Es tado GaseosoEs tado Gaseoso
ND IC EÍ
GAS ES D e sord e n total
Part culas tie ne n com ple ta ílibe rtad d e m ovim ie nto.
Part culas tie nd e n a e star íale jad as e ntre s i
Form a y volum e n variable
LÍQUIDOS Me nor d e sord e n
Part culas tie ne n ím ovim ie nto re lativo e ntre s i
Part culas e n contacto unas ícon otras
Form a d e te rm inad a al
re cip ie nte que los contie ne
Volum e n constante
S ÓLIDOS O rd e n
Part culas fijas e n ípos icione s d e te rm inad as .
Part culas unid as e ntre s i. íFue rzas d e cohe s i n óm ayore s
Form a y volum e n constante
Calentar
Enfriar
Calentar o reducir presión
Enfriar o comprimir
RES UMENRES UMENCaracterís ticas es tados agregaciónCaracterís ticas es tados agregación
ND IC EÍ
CAMBIOS DE ES TADOCAMBIOS DE ES TADO
S Ó L I D O L Í Q U I D O G A S E O S O
sublimación
fusión vaporización
sublimación regresiva
solidificación condensación
ND IC EÍ
Fus ión y S olidificaciónFus ión y S olidificaciónLa fus ión fus ión e s e l paso d e s lid o a lqu id o. ó íPara conse gu irla hay que aum e ntar la te m pe ratura d e l s lid o.ó Al cale ntar un cue rpo s lid o, aum e nta la e ne rg a d e las part culas y, con e lla, la ó í í
am plitud d e las vibracione s , e sto hace que e l s lid o s e d ilate .ó Lle ga un m om e nto e n que e sta e ne rg a e s suficie nte para ve nce r las fue rzas d e í
cohe s i n e ntre las part culas y s tas com ie nzan a re sbalar unas sobre otras . ó í éE ntonce s s e prod uce la fus i nó
La form a d e fus i n d e un cue rpo d e pe nd e d e su naturale za. As , d is tingu ire m os e ntre ó ícue rpos cris talinos y am orfos .
E n los s lid os cris talinos , la fus i n s e prod uce a una te m pe ratura constante , ó ód e nom inad a te m pe ratura d e fus i n que pue d e variar s e g n la pre s i n. U na ve z ó ú óalcanzad a la te m pe ratura o punto d e fus i n (que e s caracte r stica para cad a ó ísus tancia pura), aunque se s iga cale ntand o, la te m pe ratura no s e e le va y se
m antie ne constante hasta que la totalid ad d e l s lid o s e ha fund id o.ó E n los s lid os am orfos , la fus i n s e prod uce d e ntro d e un inte rvalo am plio d e ó ó
te m pe raturas , d urante e l cual e l cue rpo pasa por un e stad o pastoso inte rm e d io.
ND IC EÍ
E l proce so inve rso a la fus i n s e d e nom ina ó solidificaciónsolidificación, e s e l paso d e lqu id o a ís lid o, y para conse gu irla hay que d ism inu ir la te m pe ratura d e l cue rpo.ó
Fus ión y S olidificaciónFus ión y S olidificación
FusiónSolidi
ficación
ND IC EÍ
Fusión del hielo H 2O
Fusión del hierro
ND IC EÍ Fus iónFus ión
D urante la fus i n, la e ne rg a calor fica s e e m ple a e n rom pe r las fue rzas ó í íatractivas e ntre las m ol culas , no e n aum e ntar la te m pe ratura que , com o épue d e obse rvarse e n la gr fica, pe rm ane ce constante .á
G ráfica temperatura-tiempo de calentamiento para una sustancia pura
ND IC EÍ
Vaporización y CondensaciónVaporización y Condensación
E l proce so d e vaporizaci n tie ne lugar d e d os form as : ó
La evaporación e s un fe n m e no que se prod uce exclus ivam e nte e n la supe rficie d e l ólqu id o y a cualqu ie r te m pe ratura. La evaporaci n aum e nta al aum e ntar la te m pe ratura y í ód ism inu ir la pre s i n sobre e l lqu id o.ó í
La ebullic ión e s un fe n m e no que afe cta a tod a la m asa d e l lqu id o. Tie ne lugar a una ó íte m pe ratura d e te rm inad a constante , llam ad a te m pe ratura o punto d e e bullici n d e la ósus tancia que tam b i n d e pe nd e d e la pre s i n.é ó
La vaporizaciónvaporización e s e l paso d e l e stad o lqu id o al gase oso.í
Pue d e conse gu irs e aum e ntand o la te m pe ratura d e l lqu id o o íb ie n d ism inuye nd o la pre s i n sobre l.ó é
Al cale ntar un lqu id o, aum e nta la ve locid ad d e íd e splazam ie nto d e las part culas y, con e lla, su e ne rg a.í í
E sta e ne rg a e s s uficie nte para que las part culas pr xim as a í í óla supe rficie d e l lqu id o pue d an ve nce r las fue rzas d e ícohe s i n que las d e m s le s e je rce n y e scapar a su ó áatracci n. E ntonce s s e prod uce la vaporizaci n.ó ó
Al e le varse la te m pe ratura d e l lqu id o, la ve locid ad m e d ia d e ílas part culas aum e nta y cad a ve z e s m ayor e l n m e ro d e í úe llas que pue d e n e scapar y pasar al e stad o gase oso, grupos
grand e s d e part culas se m ue ve n e n tod as las d ire ccione s y íd e jan e spacios vac os e ntre e llos (burbujas); d ichos íe spacios , contie ne n unas pocas part culas e n m ovim ie nto ím uy r p id o.á
ND IC EÍ
Vaporización y CondensaciónVaporización y CondensaciónE l proce so inve rso a la vaporizaci n s e llam a ó condensación condensación o licuación licuación, e s e l
paso d e gas a lqu id o, S e cons igue d ism inuye nd o la te m pe ratura d e l gas o b ie n íaum e ntand o la pre s i n sobre l.ó é
A m e d id a que d ism inuye la e ne rg a d e las part culas gase osas , s tas son í í écapturad as por las fue rzas d e cohe s i n y pasan al e s tad o lqu id o.ó í
Vaporizació
nCondensación
ND IC EÍ
Vaporización de nitrógeno N 2
Vaporización de bromo
ND IC EÍ Fus ión y VaporizaciónFus ión y Vaporización
Al re cib ir calor, la te m pe ratura d e l s lid o aum e nta. C uand o s e alcanza e l punto ód e fus i n, la te m pe ratura pe rm ane ce constante y e l calor s e utiliza n icam e nte ó úpara fund ir e l s lid o. C uand o tod o e l s lid o ha fund id o, la te m pe ratura d e l lqu id o ó ó ícom ie nza a aum e ntar otra ve z. U na pausa s im ilar e n e l aum e nto d e te m pe ratura
ocurre cuand o s e alcanza e l punto d e e bullici n.ó
Curva de calentamiento del agua. G ráfica temperatura-calor añad ido
Liquid and vapor
Solid and liquid
ND IC EÍ
S ublimaciónS ublimaciónLa sublim aci n e s e l paso d ire cto d e l óe s tad o s lid o al gase oso. La sublim aci n ó óre gre s iva e s e l proce so inve rso
Para que se prod uzca e s ne ce sario que
los cue rpos se e ncue ntre n e n unas
d e te rm inad as cond icione s d e pre s i n y óte m pe ratura, que var an se g n la í úsustancia d e que se trate .
Sublimación de yodo
ND IC EÍ
SolidificaciónFusión
CondensaciónVaporización
Sublimación Sublimación Regresiva
Sólido
Gas
líquido
ENERGIA
RES UMENRES UMENCambios de es tadoCambios de es tado