Donde k es constante si la temperatura y la masa del gas permanecen constantes.

1. Estados de agregación de la materiaLa materia esta constituida por moléculas y estas a su vez integradas por átomos. Las partículas constituyentes de la materia se mantienen unidas entre si debido a la acción de unas fuerzas llamadas fuerzas intermoleculares que tienen su origen en la acción electrostática que ejercen los núcleos atómicos sobre los electrones de los átomos próximos y viceversa. El valor de estas fuerzas varia con la distancia llegando incluso a ser repulsivas si los átomos están tan próximos que se repelen sus respectivas capas electrónicas.

2. Cuando las fuerzas de atracción se ejercen entre partículas de una misma sustancia se denominan fuerzas de cohesión y si se ejercen entre partículas de distintas sustancias se llaman fuerzas de adhesión.La materia se presenta en la naturaleza en tres estados distintos de agregación: sólido, liquido y gaseoso, caracterizados por las fuerzas de cohesión que actúan en cada caso sobre las partículas del cuerpo.

3. Estados de la materiaLa materia se presenta en tres estados o formas de agregación: sólido, líquido y gaseoso.Dadas las condiciones existentes en la superficie terrestre, sólo algunas sustancias pueden hallarse de modo natural en los tres estados, tal es el caso del agua.La mayoría de sustancias se presentan en un estado concreto. Así, los metales o las sustancias que constituyen los minerales se encuentran en estado sólido y el oxígeno o el CO2 en estado gaseoso: Los sólidos: Tienen forma y volumen constantes. Se caracterizan por la rigidez y regularidad de sus estructuras.

4. Los sólidos se caracterizan por tener forma y volumen constantes. Esto se debe a que las partículas que los forman están unidas por unas fuerzas de atracción grandes de modo que ocupan posiciones casi fijas.En el estado sólido las partículas solamente pueden moverse vibrando u oscilando alrededor de posiciones fijas, pero no pueden moverse trasladándose libremente a lo largo del sólido.Las partículas en el estado sólido propiamente dicho, se disponen de forma ordenada, con una regularidad espacial geométrica, que da lugar a diversas estructuras cristalinas.Al aumentar la temperatura aumenta la vibración de las partículas:

5. Los líquidos: No tienen forma fija pero sí volumen. La variabilidad de forma y el presentar unas propiedades muy específicas son características de los líquidos. Los gases: No tienen forma ni volumen fijos. En ellos es muy característica la gran variación de volumen que experimentan al cambiar las condiciones de temperatura y presión.

6. Estado líquidoLos líquidos, al igual que los sólidos, tienen volumen constante. En los líquidos las partículas están unidas por unas fuerzas de atracción menores que en los sólidos, por esta razón las partículas de un líquido pueden trasladarse con libertad. El número de partículas por unidad de volumen es muy alto, por ello son muy frecuentes las colisiones y fricciones entre ellas.Así se explica que los líquidos no tengan forma fija y adopten la forma del recipiente que los contiene. También se explican propiedades como la fluidez o la viscosidad.En los líquidos el movimiento es desordenado, pero existen asociaciones de varias partículas que, como si fueran una, se mueven al unísono. Al aumentar la temperatura aumenta la movilidad de las partículas (su energía).

7. Estado gaseosoLos gases, igual que los líquidos, no tienen forma fija pero, a diferencia de éstos, su volumen tampoco es fijo. También son fluidos, como los líquidos.En los gases, las fuerzas que mantienen unidas las partículas son muy pequeñas. En un gas el número de partículas por unidad de volumen es también muy pequeño.Las partículas se mueven de forma desordenada, con choques entre ellas y con las paredes del recipiente que los contiene. Esto explica las propiedades de expansibilidad y compresibilidad que presentan los gases: sus partículas se mueven libremente, de modo que ocupan todo el espacio disponible. La compresibilidad tiene un límite, si se reduce mucho el volumen en que se encuentra confinado un gas éste pasará a estado líquido.Al aumentar la temperatura las partículas se mueven más deprisa y chocan con más energía contra las paredes del recipiente, por lo que aumenta la presión

8. Cambios de estadoCuando un cuerpo, por acción del calor o del frío pasa de un estado a otro, decimos que ha cambiado de estado. En el caso del agua: cuando hace calor, el hielo se derrite y si calentamos agua líquida vemos que se evapora. El resto de las sustancias también puede cambiar de estado si se modifican las condiciones en que se encuentran. Además de la temperatura, también la presión influye en el estado en que se encuentran las sustancias.

9. Si se calienta un sólido, llega un momento en que se transforma en líquido. Este proceso recibe el nombre de fusión. El punto de fusión es la temperatura que debe alcanzar una sustancia sólida para fundirse. Cada sustancia posee un punto de fusión característico. Por ejemplo, el punto de fusión del agua pura es 0 °C a la presión atmosférica normal.

10. Si calentamos un líquido, se transforma en gas. Este proceso recibe el nombre de vaporización. Cuando la vaporización tiene lugar en toda la masa de líquido, formándose burbujas de vapor en su interior, se denomina ebullición. También la temperatura de ebullición es característica de cada sustancia y se denomina punto de ebullición. El punto de ebullición del agua es 100 °C a la presión atmosférica normal.

11. Teoría cinético-molecular de los gases.(T.C.M.) explica los cambios físicos suponiendo que las moléculas se mueven más o menos rápidamente y se acercan o se alejan unas de otras; pero estas moléculas no cambian, ya que las sustancias siguen siendo las mismas. Por ejemplo son cambios físicos los ocurridos en el azúcar cuando se disuelve en agua, o en el estaño al fundirse, el agua al hervir etc.En las reacciones químicas las sustancias sí cambian; hay sustancias que desaparecen y otras nuevas que aparecen. Por lo tanto también cambian las moléculas.

12. La T.C.M. se debe ampliar y modificar para que se puedan explicar los cambios químicos y una nueva teoría debe dar explicación a otros hechos que hemos observado: ¿Cómo es posible que de una sustancia como el agua aparezcan dos sustancias tan diferentes como el hidrógeno y el oxígeno? ¿Cómo es posible qué del óxido de mercurio obtengamos dos sustancias como el oxígeno y el mercurio? ¿Qué clase de cambios se producen en las moléculas de las sustancias cuando desaparecen y se forman nuevas sustancias? La Teoría Atómica de Dalton (enunciada a principios del siglo XIX) puede explicar qué cambios ocurren a las moléculas cuando unas sustancias desaparecen, y aparecen en su lugar otras distintas. Esta teoría supone que:

13. Los elementos son sustancias formadas por un sólo tipo de átomos. Existen 92 diferentes en la naturaleza como se muestra en el sistema periódico. Los átomos de un elemento son iguales entre sí, pero distintos de los otros elementos. Los átomos no se crean ni se destruyen, no se alteran en la reacción química. Las moléculas de las sustancias están formadas, a su vez, por otras partículas más pequeñas llamadas átomos. La teoría cinético-molecular ha resultado muy útil para explicar el comportamiento de los gases, los cambios de estado y otros fenómenos importantes. Las ideas principales de esta teoría son las siguientes:Los gases están formados por un número muy grande de partículas extremadamente pequeñas llamadas moléculas.

14. Las distancias entre las moléculas son muy grandes comparadas con el tamaño de las moléculas en si y con las dimensiones del recipiente que las contiene. Las moléculas están en movimiento continuo rectilíneo en todas las direcciones y sentidos. Las fuerzas de atracción o repulsión que ejercen las moléculas entre si son despreciables.Durante su movimiento al azar las moléculas chocan entre si y con las paredes del recipiente, este continuo bombardeo de las paredes se conoce como presión del gas.Los choques de las moléculas entre si y con las paredes del recipiente que los contiene son perfectamente elásticos, es decir, sin perdida alguna de energía.

15. Leyes generales de los gases ideales.Se han desarrollado leyes empíricas que relacionan las variables P (presión), V (volumen) y T (temperatura absoluta) con la cantidad de gas en base a experiencias en el laboratorio. Estas variables no son independientes entre si, sino que cada una de ellas es siempre función de las otras. Para que un gas se pueda considerar ideal ha de cumplir las dos condiciones siguientes:Que el volumen de sus partículas sea nulo.Que no existan fuerzas atractivas entre ellas.

16. Ley de Boyle-Mariotte.La ley de Boyle-Mariotte tiene el siguiente enunciado:Para una cierta cantidad de gas a una temperatura constante, el volumendel gas es inversamente proporcional a la presión de dicho gas. Donde k es constante si la temperatura y la masa del gas permanecen constantes.

17. Cuando aumenta la presión, el volumen disminuye, mientras que si la presión disminuye el volumen aumenta. El valor exacto de la constante k no es necesario conocerlo para poder hacer uso de la Ley; si consideramos las dos situaciones de la figura que se muestra, manteniendo constante la cantidad de gas y la temperatura, deberá cumplirse la relación:P1V1 = P2V2

18. Experimento de BoylePara poder comprobar su teoría, Boyle hizo el experimento el cual ayudo a comprobar su teoría, es el siguiente: Introdujo un gas en un cilindro con un émbolo y comprobó las distintas presiones al bajar el émbolo. A continuación hay una tabla que muestra algunos de los resultados que obtuvo:

19. Si se observan los datos de la tabla se puede comprobar que al disminuir el volumen, la presión P, aumenta y que al multiplicar P y V se obtiene PV = 30

21. Ley de Charles-Gay Lussac.Esta ley manifiesta que:Para una cierta cantidad de gas a una presión constante, el volumen del gas es directamente proporcional a la temperatura de dicho gas.Para una cierta cantidad de gas a un volumen constante, la presión del gas es directamente proporcional a su temperatura.

22. Una expresión más general, que muestra como peden variar algunos experimentos que pueden demostrar esta ley y que son los siguientes:En un tubo de ensayo se deposita un poco de agua y se tapa el tubo con un corcho, luego se empieza a calentar el tubo con un mechero, el gas que había dentro del tubo (el vapor generado por el agua y el aire) empezará a expandirse, tanto que necesita una vía de escape, así que el corcho saldrá volando y el gas ya podrá salir tranquilamente. Será:

24. Ecuación general de los gases perfectos o ideales.Los volúmenes ocupados por una misma masa gaseosa son directamente proporcionales a las temperaturas correspondientes e inversamente proporcionales a las presiones soportables.

25. La ecuación de estadoLa ecuación que describe normalmente la relación entre la presión, el volumen, la temperatura y la cantidad (en moles) de un gas ideal es:

26. La ecuación de estado para gases reales.Valores de R Haciendo una corrección a la ecuación de estado de un gas ideal, es decir, tomando en cuenta las fuerzas intermoleculares y volúmenes intermoleculares finitos, se obtiene la ecuación para gases reales, también llamada ecuación de Van der waals:

27. Ley de las Presiones Parciales de Dalton:Cuando Dalton formuló por primera vez su teoría atómica poco había elaborado la teoría acerca de la vaporización del agua y el comportamiento de mezclas gaseosas. A partir de sus mediciones dedujo que dos gases es una mezcla actuaban de manera mutuamente independiente.Por ejemplo si se colocan tres gases en un recipiente de determinado volumen, V, se puede considerar que cada uno de los gases ocupa todo el volumen. Es decir, si el gas está cerrado, las moléculas del gas debido a su rápido movimiento azar y ase tamaño tan pequeño, ocuparán todo el recipiente. Luego, cada uno de los tres gases que forman todo el recipiente.

28. Si estudiamos cada uno de estos gases en forma separada, la contribución a la presión de cada componente está directamente relacionada con el número de moles del componente y con la razón a la que las partículas chocan con las paredes del recipiente. Dado que cada componente tiene el mismo volumen y temperatura, las diferencias entre las presiones que ejercen se deberá a los distintos números de moles.

29. La presión que ejerce un componente determinado de la mezcla de gases si éste ocupara por sí solo el recipiente, se llama presión parcial del componente. Las presiones parciales se calculan aplicando la ley de los gases ideales a cada componente. Así la presión parcial, Pc, para una componente consistente en nc moles está dada por la expresión:

30. Se puede calcular la presión parcial de cada componente, si se conoce el número de moles de cada uno en la mezcla encerrada en un volumen determinado, a una temperatura dada. Debido a que las partículas de cada gas componente se conducen en forma independiente, la presión total que ejerza la mezcla será un resultado de todas las partículas.Establece que la presión total de una mezcla de gases es igual a la suma de las presiones parciales de los gases individuales.Pt = pa + pb + pc + ...

31. Está relación se conoce como Ley de las Presiones Parciales de Dalton e indica que la presión total de una mezcla de gases es igual a la suma de las presiones parciales de los componentes de la mezcla.

33. Disoluciones.En el universo la materia se presenta bajo diferentes formas, las cuales llamamos materiales y los mismos se clasifican en:

34. Las sustancias son materiales de composición química definida como el agua (H2O), la glucosa (C6H12 O6 ),etc.Las mezclas constituyen sistemas formados por dos o más especies que no reaccionan químicamente entre sí. Estos materiales pueden ser homogéneos, cuando óptimamente presentan una sola fase, y una distribución regular de sus propiedades físicas y químicas y heterogéneos cuando presentan dos o más fases y una distribución irregular de sus propiedades.

35. La fase de un sistema, es la porción homogénea que se puede separarse mecánicamente, es decir, mediante el uso del algunos de los procesos que se mencionan a continuación: tamización, decantación, imantación, filtración, centrifugación. Son mezclas homogéneas, agua con azúcar; cloroformo con éter etílico, alcohol etílico con bencina, etc. Son mezclas heterogéneas: azufre con agua, almidón con alcohol, kerosene y agua.

36. Las disoluciones son materiales homogéneos formados por dos o más especies químicas que no reaccionan entre sí; cuyos componentes se encuentran en proporción que varía entre ciertos limites. Toda disolución está formada por una fase dispersa llamada soluto y un medio dispersante denominado disolvente. Una disolución puede estar formada por uno o más soluto y uno o más disolventes. Pero en este tema nos referiremos a las soluciones binarias, es decir, aquellas que están constituidas solo por un soluto y un disolvente.

37. CARACTERISTICAS DE LAS DISOLUCIONES1.- Son mezclas homogéneas, es decir, que las sustancias que la conforman ocupan una sola fase, y presentan una distribución regular de sus propiedades físicas y químicas, por lo tanto al dividir la disolución en n partes iguales o distintas, cada una de las porciones arrojará las mismas propiedades físicas y químicas.

38. 2.- La cantidad de soluto y la cantidad de disolvente se encuentran en proporciones que varían entre ciertos limites. Por ejemplo, 100 g de agua a 0 ºC es capaz de disolver hasta 37,5 g de NaCl, pero si mezclamos 40 g de NaCl con 100 g de agua a la temperatura señalada, quedará un exceso de soluto sin disolver.3. Sus propiedades físicas dependen de su concentración.Ej. disol. HCl 12 mol/L Densidad = 1,18 g/cm3 disol. HCl 6 mol/L Densidad = 1,10 g/cm3

39. 4.- Sus componentes se separan por cambios de fases, como la fusión, evaporación, condensación, etc.Ej: Para separar los componentes de una disolución acuosa de NaCl, se realiza por evaporación, es decir la disolución es sometida a calentamiento, al alcanzarse la temperatura de ebullición del solvente éste se separa en forma de gas, quedando la sal como residuo.5. Tienen ausencia de sedimentación, es decir al someter una disolución a un proceso de centrifugación las partículas del soluto no sedimentan debido a que el tamaño de las mismas son inferiores a 10 Angstrom ( ºA ).Angstrom: unidad de longitud que equivale a 10-8 cm.

41. Por la relación que existe entre el soluto y la disolución, algunos autores clasifican las disoluciones en diluidas y concentradas, y las concentradas se subdividen en saturadas y sobre saturadas. Las diluidas, se refieren a aquellas que poseen poca cantidad de soluto en relación a la cantidad de disolución; y las concentradas cuando poseen gran cantidad de soluto. Esta clasificación es inconveniente su utilización, debido a que no todas las sustancias se disuelven en la misma proporción en un determinada cantidad de disolvente a una temperatura dada.

42. Ej: a 25 ºC en 100 g de agua se disuelven a) 0,000246 g de BaSO4 b) 50 g Na2S2O3. La disolución de sulfato de Bario es concentrada (saturada) por que ella no admite más sal, aunque por la poca cantidad de soluto disuelto debería clasificarse como diluida. Por ello es más convenienteclasificar a las soluciones como no saturadas, saturadas y sobre saturadas.

43. SOLUBILIDAD: la solubilidad expresa la cantidad de gramos de soluto disueltos por cada 100g de disolvente a una determinada temperatura. Para calcularla, se utiliza la siguiente relación. Para que una sustancia se disuelva en otra debe existir semejanza en las polaridades de sus moléculas. Por ejemplo el agua es un compuesto polar, por ello disuelve con facilidad a las sustancias polares como son los ácidos, hidróxidos y sales inorgánicas y a los compuestos orgánicos polares.

44. Esta regla no es totalitaria, ya que existen compuestos inorgánicos altamente polares que son insolubles en agua como son los carbonatos, fosfatos (exceptuando a los del grupo IA y del NH4+), los hidróxidos (exceptuando los del grupo IA y el Ba(OH)2) y los sulfuros (exceptuando a los del grupo IA, IIA, del NH4+) esta situación está relacionada con el tamaño de la molécula y las fuerzas interiónicas. Las sustancias se consideran insolubles cuando la solubilidad es menor a 0,1 mg de soluto por cada 100g disolvente. Y cuando un líquido no se disuelve en otro líquido se dice que no son miscibles.

45. FACTORES QUE AFECTAN LA SOLUBILIDAD: La naturaleza del soluto y del solvente, la temperatura y la presión.LA NATURALEZA DEL SOLUTO Y DEL SOLVENTE: no existe una regla fija que permite establecer una generalización en cuanto al fenómeno de la disolución. Cuando un soluto es agregado en un solvente se da un proceso de difusión de las moléculas del soluto hacia el seno de las moléculas del soluto y del solvente, lo cual ocurre solo y cuando entre las moléculas del soluto y del solvente se establezcan fuerzas interactivas capaces de vencer las fuerzas intermoleculares existentes en el cuerpo a dispersar

46. . Es por ello que los solventes polares tienden a disolver a las sustancias de polaridad semejante, aunque este proceso puede ser interferido por la existen de moléculas más voluminosas que las del solvente y por ende, la existencias de fuerzas intermoleculares superiores a las que podrían establecerse entre el soluto y el solvente.

47. EFECTO DE LA TEMPERATURA: generalmente un aumento de temperatura facilita el proceso de disolución de un soluto. Lo que se explica por los siguientes hechos:El calor suministrado al sistema aumenta la velocidad de difusión de las partículas del soluto en el seno del solvente.El calor suministrado es absorbido por las moléculas del soluto, debilitándose las fuerzas intermoleculares y facilitándose el proceso de solvatación. Si embargo, existen casos en donde un aumento de temperatura disminuye la solubilidad, como el caso del Ce2(SO4)3 el cual su solubilidad en agua a O ºC es de 39,5 % mientras que a 100 C es de 2,5 %.Solvatación: proceso mediante el cual moléculas del solvente rodean a las del soluto disgregándolas homogéneamente por todo el sistema.

48. EFECTO DE LA PRESION: este es un factor que tiene efecto apreciable en la solubilidad de gases. Experimentalmente se ha comprobado que la solubilidad del gas es directamente proporcional a las presiones aplicadas.MECANISMO DE LAS DESOLUCIONES:para entender el proceso de formación de una disolución se debe tomar en cuenta el tipo de fuerzas intermoleculares existentes tanto en el soluto como en el solvente. Estas fuerzas pueden ser:Fuerzas de Van Der Waals.Interaciones dipolo - dipolo.Fuerzas interiónicas.Puentes de hidrógeno.

49. Las fuerzas de Van Der Waals la presentan los compuestos no polares. Por eso, si el soluto es no polar y el solvente también se cumple el principio que lo “ semejante disuelve a lo semejante “. Esta interacción se establece generalmente entre sustancias orgánicas. La interacciones dipolo - dipolo la presentan las moléculas polares. Las fuerzas dipolo - dipolo pueden ser:Dipolo permanente - dipolo permanente ( fuerzas de Keeson ). Dipolo permanente - dipolo inducido ( fuerzas de Debye).Dipolo inducido - dipolo inducido ( Fuerzas London ).

50. Un solvente polar disuelve a compuestos polares, y a los compuestos iónicos. Las sustancias no polares al entrar en contacto con las moléculas de un solvente no polar, si el choque de las moléculas es lo suficientemente fuerte para vencer las fuerzas intermoleculares ( fuerzas de Van Der Waals ), loa sustancias se disuelve, de lo contrario no ocurre la disolución. La estabilidad del sistema se alcanza debido a que las fuerzas de Van Der Waals se establecerá entre moléculas del soluto y del solvente. Ej. Cuando el Yodo; I2 (compuesto no polar) se disuelve en tetracloruro de carbono (CCl4).