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LOS ESTADOS DE AGREGACIÓN DE LA MATERIA
ESTADO SÓLIDO
Características
Fuerzas intermoleculares:
Las fuerzas de atracción entre las partículas son relativamente fuertes.
Compresibilidad:
tienen baja compresibilidad debido a la cercanía de sus partículas y las fuertes fuerzas intermoleculares.
Movimiento de partículas:
vibran en torno a sus posiciones fijas, pero no se desplazan libremente.
Volumen y forma:
tienen un volumen y una forma definidos
Estructura
: Las partículas están dispuestas en patrones regulares y ordenados llamados redes cristalinas
Propiedades de los sólidos
dependen de su estructura interna y de las fuerzas intermoleculares presentes.
Dureza
Tenacidad
Elasticidad
Conductividad eléctrica
Conductividad térmica
Clasificación de los sólidos
pueden clasificarse en función de su estructura interna y sus propiedades en dos categorías principales
Sólidos cristalinos:
las partículas están ordenadas en un patrón tridimensional repetitivo llamado red cristalina.
Tipos
Sólidos covalentes:
Compuestos en los que los átomos están unidos por enlaces covalentes, formando una red cristalina tridimensional. Ejemplo: diamante (carbono puro).
Sólidos moleculares
: Compuestos formados por moléculas unidas por fuerzas intermoleculares en una estructura cristalina. Ejemplo: hielo (agua sólida, H2O).
Sólidos iónicos:
Compuestos formados por iones positivos (cationes) y negativos (aniones) que se atraen mutuamente en una estructura cristalina. Ejemplo: cloruro de sodio (NaCl).
Sólidos metálicos
: Compuestos formados por átomos metálicos en una red cristalina, donde los electrones de valencia están deslocalizados y se mueven libremente, creando un "mar de electrones". Ejemplo: cobre (Cu).
Sólidos amorfos:
No tienen una estructura interna ordenada y sus partículas no forman patrones regulares. A menudo, son considerados como líquidos con muy alta viscosidad.
Ejemplos: vidrio, plásticos, caucho.
Cambios de estado
Fusión:
Transformación de un sólido a líquido al absorber calor. Ejemplo: hielo que se derrite en agua líquida.
Deposición:
Transformación directa de un gas a sólido, sin pasar por la fase líquida, al liberar calor. Ejemplo: formación de escarcha en superficies frías a partir del vapor de agua en el aire.
Sublimación:
Transformación directa de un sólido a gas, sin pasar por la fase líquida, al absorber calor. Ejemplo: hielo seco (dióxido de carbono sólido) que se convierte en gas de dióxido de carbono.
ESTADO LÍQUIDO
Características
Volumen y forma:
Tienen un volumen definido, pero su forma es variable y se adapta al contenedor que los contiene.
Estructura:
Las partículas están menos ordenadas que en un sólido y no forman patrones regulares.
Movimiento de partículas:
Las partículas se desplazan libremente, pero siguen manteniendo contacto entre sí.
Fuerzas intermoleculares
: Las fuerzas de atracción entre las partículas son más débiles que en un sólido, pero más fuertes que en un gas.
Compresibilidad:
Tienen una compresibilidad moderada debido a la mayor separación entre sus partículas en comparación con los sólidos.
Clasificación
se pueden clasificar en función de sus propiedades físicas y químicas:
Líquidos polares:
tienen moléculas con una distribución desigual de cargas eléctricas, lo que genera un dipolo eléctrico. Suelen tener puntos de ebullición más altos. Ejemplos: agua (H2O), etanol (C2H5OH).
Líquidos no polares:
tienen moléculas con una distribución simétrica de cargas eléctricas, lo que significa que no tienen dipolo eléctrico. Suelen tener puntos de ebullición más bajos Ejemplos: hexano (C6H14)
Líquidos iónicos:
consisten en iones positivos y negativos en lugar de moléculas neutras. Tienen propiedades únicas, como alta conductividad eléctrica y baja volatilidad.
Electrolitos
: contienen iones disueltos y, por lo tanto, pueden conducir electricidad. Pueden ser soluciones acuosas de sales, ácidos o bases, o líquidos iónicos.
Fuerzas intermoleculares:
Las principales fuerzas intermoleculares son:
enlaces de hidrógeno
fuerzas de dispersión de London (fuerzas de Van der Waals).
fuerzas dipolo-dipolo
Son las fuerzas de atracción o repulsión que actúan entre las moléculas de una sustancia y determinan sus propiedades físicas, como el punto de ebullición y la viscosidad.
Propiedades de los líquidos
dependen de su composición molecular y de las fuerzas intermoleculares presentes
Tensión superficial
Capilaridad
Viscosidad
Punto de ebullición
Punto de congelación
Densidad
Presión de vapor
Miscibilidad
Solubilidad
Cambios de estado
Fusión inversa (Congelación o Solidificación)
: Transformación de un líquido a sólido al liberar calor. Ejemplo: agua líquida que se congela en hielo.
Vaporización:
Transformación de un líquido a gas al absorber calor. Ejemplo: agua líquida que se convierte en vapor de agua.
Condensación:
Transformación de un gas a líquido al liberar calor. Ejemplo: vapor de agua que se condensa en agua líquida.
Son clasificaciones que describen las distintas formas en que las partículas que componen la materia (átomos, moléculas o iones) se organizan y se relacionan entre sí
Estos estados están principalmente influenciados por la temperatura y la presión
Los tres estados fundamentales son
sólido, líquido y gaseoso.
ESTADO GASEOSO
Características
Estructura:
Las partículas están muy dispersas y no tienen un patrón de organización definido.
Volumen y forma:
no tienen un volumen ni una forma definidos, y se expanden para llenar el espacio disponible en el contenedor que los contiene.
Movimiento de partículas:
se mueven rápidamente y de forma independiente, colisionando entre sí y con las paredes del contenedor
Fuerzas intermoleculares:
Las fuerzas de atracción son muy débiles, debido a la gran separación entre ellas.
Compresibilidad:
tienen una alta compresibilidad debido a la gran separación entre sus partículas y las débiles fuerzas intermoleculares.
Propiedades de los gases
dependen de su composición molecular y de las fuerzas intermoleculares presentes.
Compresibilidad
.
Difusión
Expansibilidad
Baja densidad
Presión
Clasificación de los gases
se puede resumir en función de su origen y propiedades:
Gases diatómicos:
consisten en moléculas formadas por dos átomos del mismo elemento. Ejemplo: oxígeno (O2), nitrógeno (N2) e hidrógeno (H2).
Gases monoatómicos:
consisten en átomos individuales sin enlaces a otros átomos. Ejemplo: helio (He) y argón (Ar).
Gases nobles:
son químicamente inertes y no suelen formar compuestos debido a su configuración electrónica estable. Los gases nobles incluyen helio (He), neón (Ne), argón (Ar), kriptón (Kr), xenón (Xe) y radón (Rn).
Gases compuestos
: consisten en moléculas formadas por átomos de diferentes elementos. Ejemplo: dióxido de carbono (CO2), amoníaco (NH3) y metano (CH4).
Gases ideales:
son un modelo teórico que describe el comportamiento de los gases en ciertas condiciones (bajas presiones y altas temperaturas) y sigue la ley de los gases ideales.
Gases reales:
son aquellos que, en condiciones específicas, pueden desviarse del comportamiento ideal debido a las fuerzas intermoleculares y el tamaño de las partículas.
Cambios de estado
Vaporización inversa (Licuefacción):
Transformación de un gas a líquido al aplicar presión y/o reducir la temperatura. Ejemplo: gas de dióxido de carbono que se convierte en líquido al aplicar presión y enfriarlo.
Sublimación inversa (Deposición)
: Transformación directa de un gas a sólido, sin pasar por la fase líquida, al liberar calor. Ejemplo: formación de escarcha en superficies frías a partir del vapor de agua en el aire.
Condensación:
Transformación de un gas a líquido al liberar calor. Ejemplo: vapor de agua que se condensa en agua líquida.
Condensado de Bose-Einstein
Fuerzas intermoleculares
: Las interacciones entre partículas son de naturaleza cuántica y no pueden describirse mediante fuerzas intermoleculares clásicas.
Compresibilidad:
es difícil de comparar con otros estados de la materia debido a su naturaleza cuántica única.
Movimiento de partículas
: A temperaturas tan bajas, las partículas (bosones) se agrupan en el estado cuántico de menor energía, creando un único estado cuántico macroscópico.
Volumen y forma:
no tienen un volumen ni una forma definidos, y su estructura está influenciada por sus propiedades cuánticas.
Estructura:
es un estado cuántico de la materia que ocurre a temperaturas extremadamente bajas, cerca del cero absoluto (-273.15 °C o 0 Kelvin).
Estos estados menos comunes de la materia, como el
plasma
y el
condensado de Bose-Einstein
, se encuentran en condiciones extremas y no se observan típicamente en la vida cotidiana. El plasma se encuentra en estrellas y en ciertos experimentos de laboratorio, mientras que los condensados de Bose-Einstein se crean en laboratorios especializados bajo condiciones controladas.
Bibliografía:
Chang, R. y Goldsby, K. A. (2016). Química (12ª ed.). McGraw-Hill Education.
Silberberg, M. S. y Amateis, P. (2014). Química: La naturaleza molecular de la materia y los cambios (7ª ed.). McGraw-Hill Education.
Khan Academy. (n.d.). Estados de la materia y fuerzas intermoleculares. Obtenido de
https://es.khanacademy.org/science/chemistry/states-of-matter-and-intermolecular-forces
PLASMA
Estructura
: es un estado ionizado de la materia, compuesto por partículas cargadas (iones positivos y electrones libres).
Volumen y forma:
Al igual que los gases, no tiene un volumen ni una forma definidos y se expande para llenar el espacio disponible en el contenedor que lo contiene.
Movimiento de partículas:
se mueven rápidamente y de forma independiente, interactuando a través de fuerzas electromagnéticas.
Fuerzas intermoleculares:
Dado que el plasma está compuesto por partículas cargadas, las fuerzas de atracción y repulsión entre ellas son de naturaleza electromagnética.
Compresibilidad
: es similar a la de los gases, pero su comportamiento puede verse afectado por campos magnéticos y eléctricos externos.
