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Unidad 1: Estados de Agregación de la Materia, Solidos Cristalinos,…
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Solidos Cristalinos
Los sólidos cristalinos funden a temperaturas definidas, tienen superficies planas y lisas bien definidas, denominadas caras, que tienen ángulos definidos en sus aristas. Las caras están formadas por agrupaciones ordenadas de átomos.
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Un sólido cristalino es un sólido en el que sus átomos, iones o moléculas se acomodan en una estructura ordenada, es decir ocupan posiciones específicas. Ejemplo: el hielo, NaCl, C (diamante).
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Los sólidos cristalinos se clasifican según el tipo de enlace que mantiene unidos a los átomos, iones o moléculas en: sólidos metálicos, sólidos iónicos, sólidos reticulares o covalentes, y sólidos moleculares.
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Adherencia y Cohesión
Son dos términos parecidos pero no iguales, en sus conceptos podemos encontrar sus diferencias
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Comprensibilidad
Propiedad de disminuir el volumen , de la materia por acción de fuerzas que son aplicada sobre este.
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Su volumen disminuye al someterlos a una presión o compresión determinada manteniendo constantes otros parámetros.
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Tensión Superficial
Cantidad de energía que se requiere para que incremente la superficie de un liquido por unidad del área.
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Esta energía suele aumentarse , ya que los liquido ejercen una resistencia a la hora de incrementar su superficie
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La tensión superficial del agua es la cantidad de energía necesaria para aumentar la superficie del agua definida por unidad de área.
La causa de la tensión superficial del agua son las fuerzas de los enlaces de hidrógeno dentro de las moléculas de agua, aunque también depende de la naturaleza del medio y de la temperatura ambiente.
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Capilaridad
Esta depende de la tensión superficial, es un fenómeno a través del cual los líquidos tienen la capacidad de subir o bajar a través de un tubo capilar.
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Un tubo capilar es un objeto, con diferentes medidas de diámetro, a través del cual se conducen líquidos o fluidos y, es en estos donde ocurre el fenómeno de la capilaridad.
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Cuando un líquido sube por el tubo capilar es porque la fuerza intermolecular adhesiva, entre el líquido y el objeto sólido, es mayor que la fuerza intermolecular o de cohesión de las moléculas del líquido.
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La ley de Jurin define la altura que se alcanza cuando se equilibra el peso de la columna de líquido y la fuerza de ascensión por capilaridad. La altura h en metros de una columna líquida está dada por la ecuación:
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Efusión y Difusión
Dos conceptos que son complementarios entre si, son características de los gases
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Difusión: Mezcla gradual de las moléculas de una gas con moléculas de otro gas en virtud de sus propiedades cinéticas.
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Normalmente los procesos de difusión están sujetos a la Ley de Fick. La difusión es un proceso que no requiere aporte energético, generalmente ocurre en gases y líquidos
Efusión: Proceso mediante el cuál un gas bajo presión se escapa de un compartimiento de un contenedor a otro, atravesando por un pequeño orificio.
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El fenómeno de efusión está relacionado con la energía cinética de las moléculas. Gracias a su movimiento constante, las partículas de una sustancia se distribuyen uniformemente en el espacio libre.
Solido Características
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-Su masa, volumen y forma es definido.
-Son muy densos.
-Sus partículas están mas comprimidas.
-Se caracterizan por la rigidez y regularidad de sus estructuras.
Propiedades
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-Conductividad eléctrica y termal.
-Maleabilidad y ductilidad.
-Interacciones mas fuertes significan un punto de fusión mas alto.
-Fragilidad: Un sólido puede romperse en muchos pedazos (quebradizo).
-Un sólido es duro cuando no puede ser rayado por otro más blando.
Características
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-No tienen forma fija pero sí volumen.
-Variabilidad de forma.
-Un líquido toma la forma del recipiente que lo contiene.
Propiedades
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-Propiedades específicas de los líquidos: viscosidad y volatilidad.
-No pueden comprimirse
-Fluidez
-Cohesión.
-Adherencia.
-Capilaridad.
Características
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-Ocupan todo el volumen del recipiente que los contiene.
-Son Miscibles y forman mezclas.
-Su comportamiento se define por la temperatura y la presión.
-Presión: Relación entre la magnitud de la fuerza y la superficie sobre la que se aplica
Propiedades
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-No tienen forma propia.
-Se dilatan y contraen.
-Fluidez.
-Difusión.
-Compresión.
-Son Intangibles, incoloros, insaboros.
-Son solubles.
Características
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-Las partículas del plasma consisten en átomos cargados positivamente.
-Se forma, principalmente, cuando un gas se ioniza.
-El plasma tiene la característica de ser quasineutral (casi neutro).
-Tiene la apariencia de ser un gas líquido
Propiedades
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-Es altamente conductor de la electricidad.
-Brillante.
-Caliente.
-Es susceptible a los campos electromagnéticos.
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Punto de Ebullición
El punto de ebullición es la temperatura a la cual la presión de vapor del líquido (presión que ejerce la fase gaseosa sobre la fase líquida en un sistema) se iguala a la presión que rodea al líquido.
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El punto de ebullición es una propiedad que depende fuertemente de la presión ambiental. Un líquido sometido a una presión muy alta tendrá un punto de ebullición más alto.
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El punto de ebullición es diferente para cada sustancia. Esta propiedad depende de la masa molecular de la sustancia y del tipo de fuerzas intermoleculares que presente.
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Esta ecuación se puede utilizar para calcular el punto de ebullición de las sustancias y se aplica de la siguiente forma:
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Punto de Congelación
Es la temperatura en la cual una sustancia en estado líquido pasa a encontrarse en estado sólido. En otras palabras: el punto de congelación es el momento en el cual un líquido se solidifica.
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Si la temperatura desciende por debajo de los 0ºC, el agua se congelará y pasará a convertirse en un sólido (hielo).
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A medida que desciende la temperatura, la energía cinética promedio de las moléculas disminuye, y por lo tanto, se enlentecen un poco.
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Al ir más lentas en el líquido, llega un punto donde interactúan lo suficiente para formar un arreglo ordenado de molécula; este es el primer sólido
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Presión de vapor
Es la presión que ejerce la fase gaseosa o vapor sobre la fase líquida en un sistema cerrado a una temperatura determinada, en la que la fase líquida y el vapor se encuentran en equilibrio dinámico.
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Este fenómeno también lo presentan los sólidos; cuando un sólido pasa al estado gaseoso sin pasar por el estado líquido, también hablamos de presión de vapor.
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Inicialmente solo se produce la evaporación, ya que no hay vapor; sin embargo, a medida que la cantidad de vapor aumenta ,y por tanto la presión en el interior de la ampolla, se va incrementando también la velocidad de condensación, hasta que transcurrido un cierto tiempo ambas velocidades se igualan.
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La presión de vapor es medida en unidades estándar de presión. El Sistema Internacional de Unidades (SI) reconoce la presión como una unidad derivada de la fuerza ejercida a través de un área determinada; a esta unidad se le conoce por el nombre de pascal (Pa).
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Densidad
Relación que existe entre la masa de una sustancia (o de un cuerpo) y su volumen. Se trata de una propiedad intrínseca de la materia, ya que no depende de la cantidad de sustancia que se considere.
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Debido a la poca cohesión entre sus partículas, por lo general, los gases tienen menor densidad que los líquidos y los líquidos tienen menor densidad que los sólidos.
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En el área de la física y la química, la densidad de un material, bien sea líquido, químico o gaseoso, es la relación entre su masa y volumen; es designada por la letra griega rho “ρ”. La fórmula para calcular la densidad de un objeto es: ρ = m / v
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Leyes de los Gases
Ley de Charles
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En 1787, Jack Charles estudió por primera vez la relación entre el volumen y la temperatura de una muestra de gas a presión constante y observó que cuando se aumentaba la temperatura el volumen del gas también aumentaba y que al enfriar el volumen disminuía.
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Cuando aumentamos la temperatura del gas las moléculas se mueven con más rapidez y tardan menos tiempo en alcanzar las paredes del recipiente.
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Lo que Charles descubrió es que si la cantidad de gas y la presión permanecen constantes, el cociente entre el volumen y la temperatura siempre tiene el mismo valor.
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Supongamos que tenemos un cierto volumen de gas V1 que se encuentra a una temperatura T1 al comienzo del experimento. Si variamos el volumen de gas hasta un nuevo valor V2, entonces la temperatura cambiará a T2, y se cumplirá:
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Ley de Boyle-Mariotte
La presión ejercida por una fuerza sobre un gas es inversamente proporcional al volumen del gas si es dentro de un proceso isotérmico
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Ley de Gay-Lussac
Fue enunciada por Joseph Louis Gay-Lussac a principios de 1800.
Establece la relación entre la temperatura y la presión de un gas cuando el volumen es constante.
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Al aumentar la temperatura las moléculas del gas se mueven más rápidamente y por tanto aumenta el número de choques contra las paredes, es decir aumenta la presión ya que el recipiente es de paredes fijas y su volumen no puede cambiar.
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Supongamos que tenemos un gas que se encuentra a una presión P1 y a una temperatura T1 al comienzo del experimento. Si variamos la temperatura hasta un nuevo valor T2, entonces la presión cambiará a P2, y se cumplirá:
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Celdas
Es un dispositivo capaz de obtener energía eléctrica. A partir de reacciones químicas (o bien, de producir reacciones químicas a través de la introducción de energía eléctrica, cuando se esté cargando la celda).
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Hay dos tipos fundamentales de celdas y en ambas tiene lugar una reacción redox, y la conversión o transformación de un tipo de energía en otra:
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Celda Galvánica
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Celda Galvánica o celda voltaica transforma una reacción química espontánea en una corriente eléctrica, como las pilas y baterías. Son muy empleadas por lo que la mayoría de los ejemplos e imágenes de este artículo están referidos a ellas.
Celda Electrolítica
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La celda electrolítica transforma una corriente eléctrica en una reacción química de oxidación-reducción que no tiene lugar de modo espontáneo. En muchas de estas reacciones se descompone una sustancia química por lo que dicho proceso recibe el nombre de electrólisis.
Solidos Amorfos
Los sólidos amorfos no poseen caras bien definidas, a no ser que hayan sido moldeados o cortados. No poseen un punto de fusión definido. Se reblandecen dentro de cierto intervalo de temperatura.
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Un sólido amorfo (del griego sin forma) es un sólido en el que sus átomos, iones o moléculas están desordenados y al azar. Ejemplo: manteca, goma, vidrio.
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Colisiones Eficaces
Cuando el choque es eficaz se debilitan unos enlaces y se empiezan a formar otros. La "especie característica o punto intermedio" donde esto ocurre se llama estado de transición o complejo activado.
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Para que una reacción ocurra las partículas reaccionantes deben colisionar. Solo una cierta fracción de las colisiones totales causan un cambio químico; estas son llamadas colisiones eficaces.
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Las colisiones exitosas tienen energía suficiente (energía de activación), al momento del impacto, para romper los enlaces existentes y formar nuevos enlaces, resultando en los productos de la reacción.
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Cristales Metálicos
Estructura cúbica normalmente, ya sea en su cuerpo o en sus caras
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Son muy densos y sus propiedades cambian en función al tipo de metal, lo que puede hacer que sean blandos o duros y con distintos puntos de fusión. Normalmente son buenos conductores de calor y la electricidad.
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Cristales iónicos
Los cristales iónicos tienen dos características muy importantes: Están formados de enlaces cargados. Los aniones y cationes suelen ser de distinto tamaño.
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Este tipo de cristal es duro pero, a la vez, quebradizo y la fuerza que los mantiene unidos es electrostática.
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Suelen tener puntos de fusión altos y su estabilidad depende de su energía reticular, que cuanto mayor es, más estable resulta.
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Cristales Covalentes
Los de tipo covalente son cristales en los que sus átomos se mantienen unidos en una red de tres dimensiones mediante enlaces covalentes, de ahí su nombre.
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Cristales Moleculares
En un cristal molecular, sus puntos reticulares los ocupan moléculas que están unidas por enlaces de hidrógeno y fuerzas de van der Waals. Un ejemplo de este tipo de cristal es el dióxido de azufre sólido.
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Suelen empaquetarse tan juntos como su forma y tamaño se lo permite aunque son más débiles que los cristales iónicos o covalentes.
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Exotérmica
Una reacción exotérmica es aquella donde la energía fluye hacia afuera del sistema. Esta energía se libera en forma de calor, por lo que al colocar un termómetro en el sistema de reacción la temperatura aumenta.
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Las reacciones exotérmicas pueden presentarse de forma espontánea y, en algunos casos, ser explosivas, como la combinación de metales alcalinos y agua.
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Endotérmica
Una reacción química es endotérmica cuando absorbe energía del entorno. En este caso, el calor se transfiere del exterior al interior del sistema.
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Cuando colocamos un termómetro mientras se produce la reacción endotérmica, la temperatura disminuye.
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En las reacciones endotérmicas la energía procede del entorno fuera del sistema. La cantidad de energía potencial de los productos es mayor que la energía potencial de los reactantes
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Mol
El mol (símbolo: mol) es la unidad con que se mide la cantidad de sustancia, una de las siete magnitudes físicas fundamentales del Sistema Internacional de Unidades.
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En cualquier sustancia (elemento o compuesto químico) y considerando a la vez un cierto tipo de entidades elementales que la componen, el mol, símbolo mol, es la unidad del SI de cantidad de sustancia. Un mol contiene exactamente 6,022 140 76 × 1023 entidades elementales.
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El concepto del mol es de vital importancia en la química, pues, entre otras cosas, permite hacer infinidad de cálculos estequiométricos indicando la proporción existente entre reactivos y productos en las reacciones químicas.
Otro uso que cabe mencionar es su utilización para expresar la concentración en la llamada molaridad, que se define como los moles del compuesto disuelto por litro de disolución y la masa molar, que se calcula gracias a su equivalencia con la masa atómica
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Equilibrio Químico
Es una reacción que nunca llega a completarse, pues se produce simultáneamente en ambos sentidos (los reactivos forman productos, y a su vez, éstos forman de nuevo reactivos). Es decir, se trata de un equilibrio dinámico.
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Cuando las concentraciones de cada una de las sustancias que intervienen (reactivos o productos) se estabiliza, es decir, se gastan a la misma velocidad que se forman, se llega al EQUILIBRIO QUÍMICO.
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Mecanismo
Un mecanismo de reacción es un postulado teórico que intenta explicar de manera lógica cuáles son las reacción(es) elemental(es) e intermediarios que suceden en una reacción química.
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Permite explicar las características cualitativas (desarrollo de color, aparición de precipitados, etc.) y cuantitativas (una de las más importantes la velocidad de reacción) observadas en su desarrollo.
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Los mecanismos de reacción son postulados teóricos sobre la superficie de energía potencial y la ruta que sigue una reacción química, y pueden "demostrarse" basados en las características cuantitativas y cualitativas observadas experimentalmente, generalmente la más importante de todas es la velocidad de reacción.
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Características y propiedades del estado solido, líquido, gaseoso y plasma
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Alumno: Solis Gutiérrez Marco Antonio.
Grupo: 502J No. Cuenta: 427761
27/08/2021