los estados de agregación de la materia
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L a observación de nuestro entorno
muestra que algunos cuerpos, como la
madera, se encuentra en estado sólido,
otros, como el agua, en estado líquido; y
por último, un tercer grupo, como el aire,
en estado gaseoso. A estos tres estados
se los denomina estados de agregación o
estados físicos de la materia.
Los estados de agregación de la
materia
Estado Líquido
Un líquido es un tipo de materia que no
tiene forma propia.
Los líquidos ocupan espacio y tienen
masa.
El agua es un líquido.
Características del estado líquido
Tiene volumen constante, pero no
presenta forma propia, sino que adopta la
forma del recipiente que lo contiene.
Además, cuando está en reposo, su
superficie libre es horizontal.
¿Cómo se puede medir un líquido?
Una manera de medir e líquido es con
una taza de medir, probetas, buretas,
pipetas, etc.
La cantidad de espacio que ocupa un
líquido se llama volumen.
Estado Sólido
Un sólido es materia que tiene forma y
tamaño propios.
Los sólidos ocupan espacios y tienen
masa.
Características del estado sólido
Si un sólido se coloca en un frasco, no
toma la forma de éste.
Presenta forma propia y volumen
constante.
¿Cómo se puede medir un sólido?
Puede usar una regla para medir los
sólidos.
Puedes medir la masa de un sólido con
una balanza.
Estado gaseoso
Un gas es otro tipo de materia que no
tiene forma propia.
El gas puede cambiar de tamaño y forma.
El gas tiene masa.
Características del estado gaseoso
Carece de forma y volumen propios,
adaptándose a la forma y al volumen del
recipiente que lo contiene. Dejada en
libertad, se expande rápidamente y, por el
contrario, se. puede con facilidad
La teoría Cinético -molecular
Para explicar por qué existen los diferentes estados de agregación de la materia se utiliza la denominada teoría cinético-molecular, que está basada en los siguientes supuestos.
a) La materia está formada por moléculas que están en movimiento continuo.
b) Entre las moléculas hay fuerzas de atracción que las aproximan, denominadas Fuerzas de cohesión.
c) Cuando mayor es la fuerza de cohesión, las moléculas están más próximas entre sí y, en consecuencia, su movimiento es menor.
¿En que consiste el estado líquido?
La intensidad de las fuerzas de cohesión no permite que las moléculas se separen y mantiene constante el volumen.
Las moléculas pueden deslizarse unas sobre otras, por lo cual los líquidos fluyen y se derraman modificando su forma.
El movimiento continuo de las moléculas
hace que choquen entre sí y con las paredes
del recipiente, ejerciendo una presión sobre
las mismas.
Las moléculas de la superficie de los líquidos
solo son atraídas por las del interior de los
mismos; por lo tanto, forman una especie de
película o membrana que se denomina
tensión superficial.
¿En que consiste el estado sólido?
Las fuerzas de
cohesión son muy
intensas, los espacios
intermoleculares
muy pequeños y, en
consecuencia, las
moléculas carecen de
movimiento de
traslación.
Al no tener movimiento de traslación, la
forma permanece constante al igual que el
volumen.
Las moléculas constituyentes ocupan
posiciones fijas y solo realizan movimientos
vibratorios alrededor de un punto fijo.
¿En qué consiste el estado gaseoso?
Las moléculas están en continuo movimiento de traslación rectilínea y de rotación sobre su eje.
Las fuerzas de cohesión son muy débiles, las moléculas están independientes unas de las otras y se separan fácilmente, ocupando un volumen cada vez mayor. Esto se llama expansibilidad.
En el caso de un gas este cerrado en
recipiente, las moléculas en su movimiento
chocan entre sí y contra las paredes,
originando una presión.
Si el recipiente presenta pequeños poros,
algunas moléculas escapan por ellos, lo cual
se denomina Efusibilidad.
Si se ponen en contacto dos gases, las
moléculas de un se mezclan rápidamente
con las del otro y viceversa. Este fenómeno
recibe el nombre de difusión.
Cambio de estadoEn determinadas condiciones de temperatura y presión una
sustancia se presenta en un estado Físico determinado pero si se modifican las condiciones, esta puede pasar a un nuevo estado
físico.
Los cambios dependen de las variaciones en las fuerzas de cohesión y
de repulsión entre la partículas, cuando se modifica la presión o la
temperatura, la materia pasa de un estado a otro.
Presión: al aumentar
la presión las partículas
de la materia se acercan
y aumentan las fuerzas
de cohesión entre ellas.
Temperatura: Al
aumentar la temperatura,
las partículas de la
materia se mueven más
rápido y por tanto,
aumenta la fuerza de
repulsión entre ellas.
Fusión: es el cambio de
estado de sólido al
líquido.
Ej. Dejamos un cubito
de hielo fuera de la
heladera.
Solidificación:
cambio de estado de
liquido a solido.
Cuando colocamos
agua en el congelador.
La Condensación y La Licuación.El cambio de estado de gaseoso a liquido puede darse de dos formas:
◦ Condensación: pasaje
natural del vapor a
líquido por
enfriamiento. Ej.
Cuando se empañan los
vidrios un día muy frío,
el vapor de agua que
hay en el aire se
condensa.
Licuación: ocurre en
condiciones de
laboratorio. Pasaje de
gas a líquido por
enfriamiento y
comprensión. Ej. Gas
de garrafa.
La vaporizaciónEs el paso de un material del estado líquido al gaseoso. Hay dos tipos de
vaporización:
Evaporación: este
proceso acurre a
temperatura
ambiente y solo en
la superficie del
líquido. Ej. La
evaporación de la
superficie de agua de
las hojas.
Ebullición: en este
proceso, el líquido
hierve y tiene lugar
en toda la masa del
mismo. Ej. Cuando
calentamos agua, al
hervir, se forma
vapor de agua.
Volatilización: Es el
cambio que
experimenta una
sustancia al pasar del
estado sólido al estado
gaseoso. Ej. El hielo
seco a temperatura
ambiente se transforma
en gas sin pasar por el
estado líquido.
Sublimación: Se llama
al pasaje del estado
gaseoso al estado
solido, sin pasar por el
estado líquido. Ej.: La
naftalina, si disminuye la
temperatura, puede
formar diminutos
cristales en la trama de
la ropa
ROCIO
Gotas de agua que se
forman en las
superficies sólidas
durante las noches de
cielo despejado en que
la temperatura del
suelo es algo superior
a 0 °C procede de la
condensación de la
humedad ambiente(g-l)
NIEVE
Cristales de hielo que
se forman en las nubes
por sublimación
inversa( pasaje de gas a
sólido) Cuando tiene
peso suficiente
precipita.
ESCARCHA
Capa de hielo formada
durante las
madrugadas de cielo
despejado en las que la
temperatura del suelo
baja de los 0 ºC, lo que
hace que la humedad
del ambiente se
sublime. (g-s)
NIEBLA
Nubes bajas que se
originan cerca del
suelo, en zonas con
ríos o lagos donde la
evaporación es
abundante. La
humedad ambiente
se condensa.
LA TEMPERATURA Y LOS CAMBIOS DE
ESTADO DE LA MATERIA
Las sustancias puras cambian de estado cuando son sometidas a variaciones de temperatura. Las sustancias puras presentan dos propiedades específicas, es decir propias de cada sustancia que permiten estos cambios. Estas propiedades son:
Temperatura o punto de Fusión: Es la temperatura en la que el estado sólido cambia a líquido.
Temperatura o punto de Ebullición: Es la temperatura en la que el estado líquido cambia a gaseoso.
En estas dos temperaturas ocurren los cambios de estado de una sustancia pura. Los estados se ubican de la siguiente manera:
ESTADO SÓLIDO: Este estado se presenta cuando la sustancia pura se encuentra a una temperatura menor a su punto de fusión.
ESTADO LÍQUIDO: Si la sustancia pura se encuentra a una temperatura entre el punto de fusión y el punto de ebullición, su estado será líquido.
ESTADO GASEOSO: Se presenta cuando la sustancia pura se encuentra una temperatura mayor que su punto de ebullición.
Recuerde que una sustancia pura es un elemento químico o un compuesto
químico. Si tomamos la tabla periódica, en ella encontraremos que cada
elemento tiene su propia temperatura de fusión y ebullición, así mismo con los
compuestos, cada uno cuenta con sus propias temperaturas de fusión y
ebullición.
Tomamos algunos ejemplos aproximados:
SUSTANCIA PURATEMPERATURA DEFUSIÓN (ºC)
TEMPERATURA DEEBULLICIÓN (ºC)
Agua (H2O) 0 100
Mercurio (Hg) - 38,4 357
Dióxido de Carbono (CO2) - 78 - 57
Plomo (Pb) 327 1749
Amoniaco (NH3) - 78 - 33
Hidrógeno (H2) - 259 - 253
Etanol (C2H5OH) - 114 78
Bromo (Br) -7 59
Ácido sulfúrico (H2SO4) 10 337
Sodio (Na) 99 884
Cloroformo (CHCl3) - 63 61
Oxígeno (O2) - 219 - 183
Gráfica de calentamiento:
En el eje Y (línea vertical del plano cartesiano) se ubica la temperatura, la cual se tomará en ºC (grados centígrados). Las dos temperaturas de fusión y ebullición por ser constantes, se las representa con una línea horizontal y los estados sólido, líquido y gaseoso, pueden variar a diferente temperatura, por eso se los representa con una línea diagonal, que va subiendo. En el eje X (línea horizontal del plano cartesiano) se representa el tiempo, este tiempo puede ser tomado en minutos, horas, etc., como referencia, estará en minutos (min), y para la escala de tiempo tomaremos intervalos, llamados tiempo 1 (t1), tiempo 2 (t2), tiempo 3 (t3), tiempo 4 (t4), tiempo 5 (t5).
Una gráfica de calentamiento se la
representa de la siguiente manera:
Se debe tener en cuenta que el cambio de estado no depende de la cantidad de materia, es decir se puede tener 1 Litro o 50 Litros de hielo, pero ambas cantidades empezarán a derretirse a 0ºC o el agua líquida empezará a evaporarse a100ºC sobre el nivel del mar.
Para saber el estado de una sustancia pura a una temperatura determinada se tiene como referencia las temperaturas de fusión y ebullición.
Si en lugar de calentar, enfriamos, obtendremos una gráfica
similar, llamada gráfica de enfriamiento, que será
descendente en lugar de ascendente.
Plasma
Este estado se forma bajo temperaturas y
presiones extremadamente altas,
haciendo que los impactos entre los
electrones sean muy violentos,
separándose del núcleo y dejando solo
átomos dispersos.
Relámpagos
Son descargas eléctricas que cruzan la
atmósfera ionizando momentáneamente el aire
circundante, es decir, generando plasma. Esto
ocurre cuando se crea una acumulación
suficiente de cargas eléctricas diferentes en la
parte interior de las nubes y el suelo. La
ionización del aire provoca una gran emisión de
luz.
Tubos fluorescentes
Estas lámparas tienen una pequeña cantidad de
vapor de mercurio y un gas, generalmente
argón (Ar). Al encenderlas, el argón pierde
electrones y se ioniza. El plasma así formado
permite que los átomos de mercurio emitan luz.
Los carteles luminosos de neón y el alumbrado
público también contienen sustancias en estado
de plasma.
Pantallas de plasma
Muy usadas en televisores y monitores de
computadoras, estas pantallas tienen una mezcla
de gases inertes como el xenón y neón que,
gracias al pasaje de corriente eléctrica, pasan al
estado de plasma y emiten luz coloreada. Estas
pantallas presentan resolución de imagen
superior a las convencionales, pero su duración
es menor.
Cambio Climático y Efecto
Invernadero El cambio climático ha existido de
forma natural en la tierra desde hace miles de años siendo el resultado de procesos internos (erupciones volcánicas, deriva de los continentes, corrientes marinas) y externos (cambios en los ciclos solares, variaciones en la órbita del planeta) los cuales inducen a importantes modificaciones en la composición de la atmósfera. Pero ¿por qué son tan importantes estos cambios?
La atmósfera es un manto que rodea nuestro planeta compuesto por partículas y gases, entre los cuales encontramos los Gases Efecto Invernadero (GEI). Estos bajo una concentración específica retienen en forma de calor una parte de la energía del sol que es reflejada por la superficie terrestre, lo que permite mantener una temperatura óptima para el desarrollo de la vida en la tierra (14°C), de no ser por este calentamiento la temperatura media sería de -19°C y muy seguramente ni nosotros ni nuestra gran biodiversidad existirían.
Los cambios del clima más allá de ser naturales son el resultado de las actividades humanas. En los últimos 140 años las emisiones de GEI han aumentado muy por encima de los valores que la tierra y los océanos pueden asimilar, ocasionando mayor retención de calor en la atmósfera (efecto invernadero) y como consecuencia un aumento en la temperatura promedio del planeta alterando los patrones del clima mundial, lo que conocemos como calentamiento global, considerada la primera
causa del cambio climático. https://youtu.be/2U_FznW-n-U
https://www.youtube.com/watch?v=K7MzGe6OSs0https://www.ecologiaverde.com/diferencias-entre-efecto-invernadero-y-cambio-climatico-2509.html
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Ejercicios: Estados de la Materia
1) Determinar a qué estado de agregación corresponde cada una de las siguientes afirmaciones:
a) Las partículas están muy juntas
b) Sus partículas se mueven libremente en todas direcciones.
c) Entre sus partículas las fuerzas de repulsión son muy fuertes.
d) Sus partículas se deslizan unas sobre otras, por eso fluyen y se derraman.
e) Sus partículas tienen muy poco movimiento.
f) Se expanden por todos lados.
g) Es el estado de agregación más ordenado.
h) Son incompresibles.
2) Determinar qué cambios de estado se produce en cada una de estas situaciones. Indicar el nombre del
cambio, el estado inicial y final de la materia. (Por ejemplo, fusión: de sólido a líquido)
a) Secado de la ropa recién lavada.
b) Formación de las nubes.
c) Desaparición de las bolitas de naftalina.
d) Congelación de una bebida en el freezer.
e) Deshielo de una montaña.
3) Indica el estado de agregación
En estado _____________ presentan forma propia y tienen volumen constante.
En estado _____________ no presentan forma propia y tienen volumen constante
En estado _____________ no presentan forma propia y no tienen volumen constante
4) Completas las siguientes oraciones.
a) Estado de agregación en el que las fuerzas de atracción entre partículas son muy
débiles:………………………………
b) Estado de agregación las partículas vibran en su lugar:…………………………….
c) Estado de agregación que fluye:…………….
5) Señala el nombre de los siguientes cambios de estados:
De agua líquida a vapor de agua:…………………………………………………
De cobre sólido a cobre líquido:………………………………………………….
De oxigeno gaseoso a oxígeno líquido:………………………………………
De azufre líquido a azufre sólido:……………………………………………….
6) Clasifica los materiales, según su estado físico.
Petróleo – arena – gas de encendedor – cobre – dióxido de carbono – cal – oxígeno.
7) Una sustancia a 30°C se encuentra en estado líquido ¿Cuál es du posible punto de fusión? Marcar con
una cruz la respuesta correcta:
a) 80 °C b) 43 °C c) -35°C d) 54 °C
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8) Cuando una sustancia es sometida a la acción del calor puede ocurrir que:
a) Pase de sólido a líquido.
b) Se forme una nueva sustancia.
c) Entre en combustión.
d) Se dilate.
e) Se evapore.
f) Hierva.
Indique cuales son:
Fenómenos Físicos:
Fenómenos Químicos:
9) Marque con una cruz la respuesta que considere correcta:
El punto de ebullición es:
a) Una temperatura
b) Un estado físico
c) Una reacción química
d) Un cambio de estado
La evaporación es una de las formas de la:
a) Licuación
b) Sublimación
c) Condensación
d) Vaporización
10) Dado el siguiente cuadro :
Sustancias Temperatura de Fusión °C Temperatura de Ebullición
°C
Agua 0°C 100°C
Benceno 5,5 °C 80°C
Alcohol -114°C 70°C
a) Indica en qué estado estarán las sustancias anteriores a -50 ºC
b) Indica en qué estado estarán las sustancias anteriores a 50 ºC
c) Indica en qué estado estarán las sustancias anteriores a 100ºC
11) En base a la siguiente tabla:
Sustancia P. E. P. F
Plomo 1.620 328
Aluminio 2.270 660
Sal de mesa 1.465 808
3
Mercurio 357 -38,9
Hidrógeno -252 -259
Indique: a 300 °C ¿Qué sustancia se encuentra en estado:
a) Sólido:
b) Líquido:
c) Gaseoso:
12) En la siguiente sopa de letras indique el nombre de los cincos cambios de estado
fundamentales. (Pueden encontrarse en forma horizontal, vertical o diagonal)
13) En el siguiente grupo de palabras hay una “intrusa”. Indique que palabra es y la
relación que existe entre el resto.
Fusión – Evaporación – Solidificación- Combinación – Ebullición.
14) Determinar V ó F y en caso de ser F justificar:
a) Las fuerzas de repulsión entre las partículas hacen que las mismas se acerquen entre
sí.
b) Entre las partículas sólo pueden existir fuerzas de atracción.
c) Las partículas que forman la materia no tienen movimiento.
d) Las moléculas forman los átomos.
e) Las moléculas simples están formadas por átomos iguales, por ejemplo O2.
d) El movimiento de las partículas aumenta con el aumento de temperatura.
f) La materia está formada por los cuerpos.
g) La materia está formada por partículas llamadas moléculas.
15) Los siguientes esquemas representan la disposición de las moléculas en los tres
estados de agregación de la materia. Señala cuál corresponde al estado sólido, cual al
estado líquido y cuál al estado gaseoso.
K F L A M I E J V A P O N I
E O C I O S N R Z E A L V G
S U B L A O A O C I O E A N
O I C U N L I A C O M P P D
A S U B L I M A C I O N O V
S I O N A D O L A V A P R O
I N P A C I T A L A L C I N
C L A N U F V A P O F U Z I
I K E T O I A N I N O C A N
F A R L I C U A C I O N C E
L U N A M A C I F P O C I N
I M S O R C A T R U N E O S
C I N I P I R A I A S K N A
O R A C O O A N Z R R I O N
R N E A C N E O A I A C A T
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16) Lea atentamente cada una de las siguientes preguntas, reflexione y luego responda.
a) ¿A qué se debe la formación del roció?
b) ¿Por qué se empañan los vidrios de las ventanas cuando afuera hace frío?
17) Une con flecha cada una de las características de la columna de la izquierda con el
estado de agregación al cual corresponden:
Características Estados de agregación
- Volumen constante y forma
variable.
- Marcado predominio de las
fuerzas de cohesión.
Sólido
- Forma y volumen constante.
- Movimiento de traslación
rectilíneo de las moléculas.
Líquido
- Presión sobre las paredes del
recipiente.
- Volumen y forma variables. Gaseoso
- Cuando no están encerrados
en un recipiente son
expansibles.
- Fluyen y se derraman.
- Movimiento vibratorio de las
moléculas en un punto fijo.
18) Marca con una X el casillero que corresponda según los cambios de temperatura que
necesite el cambio de estado.
Cambios de estado Aumento de temperatura Disminución de temperatura
De liquido a gaseoso
De liquido a sólido
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De gaseoso a sólido
De sólido a liquido
19) Agrupa los siguientes ejemplos según el estado de la materia en la que se encuentren:
Arena, vapor de agua, hielo, metal, dióxido de carbono, madera, agua, butano, aceite
y alcohol.
20) Tienes una jeringa llena de una sustancia que, al presionar el émbolo, no se
comprime. ¿En qué estado se encuentra la sustancia que está en la jeringa?
21) En un día de verano salís de la pileta y te sentás al sol a charlar con tus amigos.
Después de un rato te das cuenta de que estas totalmente seco. ¿Qué es lo que
ocurrió con el agua que estaba sobre la superficie de tu cuerpo? Indica la opción
correcta.
a) Se condensó
b) Se evaporó
c) Entró en ebullición
22) Explica por qué ocurre la siguiente situación desde el punto de vista de los cambios de
estado.
a) En un día de frío vamos en un colectivo con las ventanillas cerradas y los
vidrios se empañan.
b) En la luneta de muchos automóviles hay filamentos metálicos que se calientan
cuando los accionamos. Cuando lo hacemos, los vidrios empañados dejan de
estarlo.
c) Cuando preparamos un churrasco sobre una plancha de hierro, el metal no
sufre ningún cambio de estado.
d) Luego de un incendio ocurrido en una casa, los investigadores encuentran
entre los escombros un valioso anillo de oro con un rubí. El aro de oro se
encuentra totalmente deformado, mientras que el rubí no ha sufrido ningún
daño.
23) Contesta con la palabra adecuada las siguientes definiciones:
a) Paso de sólido a líquido: b) Paso de sólido a gas: c) Paso gas a líquido: d) Paso de líquido a gas en el seno del líquido: e) Temperatura a que un sólido pasa a líquido: f) Paso de líquido a gas desde su superficie:
24) Contestar de acuerdo a la gráfica de calentamiento:
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a. Ubique en los cuadros de la gráfica, según corresponda: gaseoso, sólido, líquido, líquido a gas, sólido a líquido. b. ¿Entre qué letras se encuentran las temperaturas de fusión y ebullición? c. ¿Entre qué letras se encuentra El estado líquido? d. ¿Entre qué letras se encuentra El estado sólido? e. ¿Entre qué letras se encuentra El estado gaseoso? f. Entre las letras b y c ocurre un cambio de estado a g. Entre las letras d y e ocurre un cambio de estado a
25) Cuál de las siguientes gráficas representa el enfriamiento del agua si partimos de vapor de agua a 130 °C y dejamos de enfriar a –10 °C.
26) A partir de la siguiente gráfica, en qué estado se encuentra el agua a 50 ºC y 125ºC y – 30 ºC
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Estado del agua a:
50 ºC: 125ºC: – 30 ºC:
27) Mencione el estado de las siguientes sustancias puras a la temperatura establecida:
28) Justifique sus respuestas:
En un experimento, un sólido de identidad desconocida se calienta y se mide su temperatura cada minuto hasta que se evapora, obteniendo la siguiente gráfica:
h. A qué sustancia corresponde el sólido inicial?
A. al benceno B. al agua C. al acetil nitrilo D. al 2-butanol
i. La temperatura de 100ºC, corresponde a
A. Un estado de la materia B. Un cambio de estado de la materia
Sustancia pura
Temperatura en la que se
encuentra (°C)
Punto de
fusión (°C)
Punto de
ebullición (°C)
Estado
Nitrógeno (N) 150 - 218 - 195
Amoniaco (NH3) - 120 - 78 - 34
Etanol (C2H6O) - 90 - 114 78
Agua (H2O) 140 0 100
Mercurio (Hg) - 60 - 39 357
Hierro (Fe) 2900 1539 2750
Bromo (Br) - 5 - 7 58
Acetona (C3H6O) 72 - 95 56
Nicotina (C10H14N2) - 94 - 79 245
Aluminio (Al) 760 660 2519
Sodio (Na) 75 99 884
Cloroformo (CHCl3) - 82 - 63 61
Oxígeno (O2) -200 - 219 - 183
Plomo (Pb) 120 327 1749
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C. Minutos de calentamiento D. No se puede establecer
j. se podría decir que hay un cambio de estado a
A. 120 ºC B. 60 ºC D. 0 ºC D. – 40 ºC
k. Si la sustancia es sometida a calentamiento, llegando a una temperatura de 60 ºC, se
podría decir que
A. Está cambiando de estado sólido a líquido B. Está cambiando de estado líquido a gaseoso C. Se encuentra en estado líquido D. No se puede establecer, porque no se conoce el tiempo
l. Si las líneas horizontales se desplazaran a 5,5 ºC y 80,2 ºC respectivamente,
corresponderían a la sustancia llamada A. benceno B. agua C. acetil nitrilo D. 2-butanol m. Pablo afirma que esa gráfica es de calentamiento, pero Ana, dice que es de enfriamiento, Felipe dice que tiene la razón A. Pablo, porque la temperatura asciende B. Ana, porque la temperatura desciende C. Ambos, porque la representación es la misma ya sea en proceso de calentamiento o
enfriamiento D. Ninguno, porque el tiempo no está determinado
29) Realice la gráfica de calentamiento del Amoniaco y establezca su estado a 50 ºC, - 50 ºC y -100 ºC
Estados:
30) Realice la gráfica de enfriamiento del Plomo y establezca su estado a 200 ºC, - 2000 ºC y 1000 ºC
Estados: ______________________________________