Fisico Quimica diciembre 2016.

La ley de Boyle (CON TEMPERATURA CONSTANTE) establece que la presión de un gas en un recipiente cerrado es inversamente proporcional al volumen del recipiente, cuando la temperatura es constante.

El volumen es inversamente proporcional a la presión:

• Si la presión aumenta, el volumen disminuye.
• Si la presión disminuye, el volumen aumenta.

¿Por qué ocurre esto?

Al aumentar el volumen, las partículas (átomos o moléculas) del gas tardan más en llegar a las paredes del recipiente y por lo tanto chocan menos veces por unidad de tiempo contra ellas. Esto significa que la presión será menor ya que ésta representa la frecuencia de choques del gas contra las paredes.

Cuando disminuye el volumen la distancia que tienen que recorrer las partículas es menor y por tanto se producen más choques en cada unidad de tiempo: aumenta la presión.

Lo que Boyle descubrió es que si la cantidad de gas y la temperatura permanecen constantes, el producto de la presión por el volumen siempre tiene el mismo valor.

Como hemos visto, la expresión matemática de esta ley es:

P⋅V=k  (el producto de la presión por el volumen es constante)

Supongamos que tenemos un cierto volumen de gas V1 que se encuentra a una presión P1 al comienzo del experimento. Si variamos el volumen de gas hasta un nuevo valor V2, entonces la presión cambiará a P2, y se cumplirá:

P1⋅V1=P2⋅V2   que es otra manera de expresar la ley de Boyle.

Ley de charles y gay lussac (CON VOLUMEN CONSTANTE)

Establece la relación entre la temperatura y la presión de un gas cuando el volumen es constante.

La presión del gas es directamente proporcional a su temperatura:

• Si aumentamos la temperatura, aumentará la presión.
• Si disminuimos la temperatura, disminuirá la presión.

¿Por qué ocurre esto?

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.

Gay-Lussac descubrió que, en cualquier momento de este proceso, el cociente entre la presión y la temperatura siempre tenía el mismo valor:

P/T=k   (el cociente entre la presión y la temperatura es constante)

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:

P1/T1=P2/T2  que es otra manera de expresar la ley de Gay-Lussac.

Ley de Charles y Gay-Lussac (PRESION CONSTANTE)

La ley de Charles y Gay-Lussac relaciona el volumen y la temperatura de una cierta cantidad de gas mantenida a presión constante y dice que el volumen es directamente proporcional a la temperatura:

V/T=k ,

donde V es el volumen, T la temperatura absoluta (en kelvin) y k una constante.

Cuando aumenta la temperatura, el volumen aumenta, mientras que si la temperatura disminuye el volumen también lo hace. 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, manteniendo constante la cantidad de gas y la presión, deberá cumplirse la relación:

V1/T1 = V2/T2 o bien V1 . T2 = T1 . V2

SISTEMAS HOMOGENEOS Y HETEROGENEOS

¿En que consiste un sistema homogéneo? Consiste en una mezcla en la cual se unen dos o más elementos.

¿En que consiste un sistema heterogéneo? Consiste en una mezcla en la cual no se unen los elementos.

Explica la forma usada para diferenciar los sistemas homogéneos y heterogéneos: Que en el sistema heterogéneo se nota la separación de los diferentes elementos y en la homogénea no.

Separacion de fases:

Tamización

Aplicación

Se aplica a sistemas formados por dos fases sólidas granuladas, donde los gránulos de una fase tienen diferente tamaño que los gránulos de la otra fase.

Ejemplo

Sistema formado por arena y pedregullo.

Materiales necesarios

Tamiz, criba o cernidor.

Tría

Es un método de separación que consiste en separar con pinzas o simplemente con las manos las fases sólidas de mayor tamaño de las de menor tamaño dispersas en otro sólido o en un líquido de un sistema heterogéneo. Es un tipo de tamización.

Decantación

Aplicación

Se aplica a sistemas formados por dos fases líquidas (no miscibles).

Ejemplo
Sistema formado por agua y aceite.

Materiales necesarios

Embudo de decantación,vaso de bohemia, soporte.

Fundamento

El embudo de decantación está diseñado para que el sistema colocado en él permanezca en reposo, permitiendo así la separación de las fases líquidas. La fase de mayor densidad, queda en el fondo y al abrir la llave de paso saldrá primero. La llave deberá cerrarse cuando se llegue al límite interfásico.

Sedimentación

Aplicación

Se aplica a sistemas formados por una fase sólida pulverizada que se encuentra en suspensión en una fase líquida.

Ejemplo

Sistema formado por talco y agua.

Materiales necesarios

Cualquier recipiente, por ejemplo un vaso de bohemia.

Fundamento

La fase sólida finamente dividida al ser más densa que la fase líquida, se irá depositando en el fondo del recipiente debido a la fuerza de atracción gravitatoria. El método es lento y poco preciso: para lograr la separación de las fases, hay que inclinar el recipiente y trasvasar la fase líquida superior, intentando que la fase sólida no caiga.

Filtración

Aplicación

Se aplica a sistemas similares a los descritos en el método anterior; es decir, con una fase sólida pulverizada en suspensión en una fase líquida.

Ejemplo

Sistema formado por azufre y agua.

Materiales necesarios

Papel de filtro (u otro material poroso: algodón, tela, cerámica, vidrio sinterizado), soporte, embudo, vaso de bohemia y varilla de vidrio. Fundamento El material poroso permite que la fase líquida pase a través de los poros pero retiene a la fase sólida aunque esté finamente pulverizada.

Imantación

Aplicación

Se aplica a sistemas formados por dos fases sólidas, donde una de ellas tiene propiedades magnéticas.

Ejemplo

Sistema formado por arena y limaduras de hierro.

Materiales necesarios

Imán y un recipiente.

Fundamento

Se logra separar fácilmente ambas fases utilizando un imán, porque una de las fases tiene la propiedad de ser atraída por él y la otra no.

HOMOGENEOS:

Cromatografía

Método de análisis que permite la separación de gases o líquidos de una mezcla por adsorción selectiva, produciendo manchas diferentemente coloreadas en el medio adsorbente. La cromatografía se aprovecha de que cuando dejamos moverse una mezcla por un soporte, por ejemplo papel, tela, etc, los elementos de la mezcla son retenidos por la superficie del soporte de diferente manera, moviéndose por el a diferentes velocidades y se separan.

Un ejemplo, si sobre un mantel blanco se derrama un poco de vino tinto, transcurrido un tiempo se observa que la mancha no es uniforme, sino que hay una zona con predominio de tonos azules y otra en que la tonalidad es roja. Eso es porque se ha producido una separación cromatográfica de los pigmentos del vino.
Las tintas de los rotuladores son una mezcla compuesta por algún disolvente (parte líquida de la mezcla) y diferentes pigmentos. Algunos colores, como el negro, suelen ser mezcla de dos o tres pigmentos diferentes. Para separar estos pigmentos podemos realizar una cromatografía. Luego veremos como.
Algunos de los ejemplos en los que se usa la cromatografia a diario son:
- Se suele usar para tomar pruebas de la escena de un crimen (el análisis de muestras de sangre o de telas).
- Verificación de incendios provocados (identificación de las sustancias químicas responsables de un fuego).
- Análisis de sangre después de la muerte o en vida para determinar los niveles de
alcohol, drogas o sustancias venenosas en el cuerpo.
- También se utiliza para determinar la composición de los alimentos.
- Para mirar los niveles de contaminación, por ejemplo, del agua o del aire.
- Para el estudio de mezclas complejas en cosas tales como alimentos, perfumes, petroquímica, y producción farmacéutica.
- También puede ser fundamental para salvar millones de vidas. El mortal virus del Ébola, que se ha cobrado más de 5.000 vidas desde su aparición a finales del año pasado, ha causado pánico en los medios y en los países de Sierra Leona, Guinea y Liberia, en los que se ha limitado en gran medida. A medida que los científicos tratan de combatir la enfermedad, la cromatografía se ha revelado como muy útil para determinar qué anticuerpos son más eficaces en la neutralización de Ébola.

Destilación:

este método consiste en separar los componentes de las mezclas basándose en lo volátiles que sean las sustancias que forman la mezcla. Para ellos se utilizan los destiladores. Una sustancia de punto de ebullición bajo se considera “volátil” en relación con las otras sustancias de puntos de ebullición mayor. Hay varios tipos de destilación, la más sencilla es la destilación simple, que see usa para la separación de líquidos con punto de ebullición inferiores a 150º

Evaporación y cristalización:

la evaporación consiste en eliminar el disolvente líquido, quedándonos con el soluto. Para favorecer la evaporación podemos calentar la mezcla o dejar que ocurra lentamente.

La cristalización es el depósito del sólido disuelto en el líquido por alguno de los siguientes motivos:

• por enfriamiento, habitualmente se disuelven mejor los sólidos en los líquidos la aumentar la temperatura. Si nosotros enfriamos deberá tener menos sólido disuelto en el líquido, el sólido que sobra acabará depositándose en el fondo del recipiente (cristalización).
• por evaporación, al disminuir la cantidad de disolvente deberá tener menos sólido disuelto, el que vaya sobrando a medida que se evapore el líquido se depositará en el fondo del recipiente (cristalización).

Propiedades Extensivas: Son aquellas que si dependen de la cantidad de materia en una sustancia. Por ejemplo cuando hablamos del volumen de un cuerpo veremos que este varía dependiendo si tiene mas o menos masa. Dos litros de agua tendrán mas masa que 500 cm3 (medio litro) y por ende mas volumen. Si comparamos dos objetos del mismo grosor pero de distinta longitud como dos lapices sabremos que el mas largo tendrá mas masa. Volumen, longitud, masa, peso, etc constituyen asi propiedades extensivas de la materia.

Propiedades Intensivas: En el caso de las propiedades intensivas, estas no dependen de la cantidad de materia en una sustancia o cuerpo. Por ejemplo cuando medimos el punto de ebullición del agua, que es de 100°C ante una presión externa de 1 atmósfera, obtendremos el mismo valor si se trata de un litro de agua o dos o tres o 200 cm3. Lo mismo con el punto de congelación. El agua a 0°C comienza a solidificarse a una presión externa de una atmósfera, pero sera la misma temperatura para un cubito de hielo que se forme o para una masa mayor. La densidad o peso específico de una sustancia también es un ejemplo claro de esto. Como sabemos la densidad es la relación entre la masa y el volumen que ocupa un cuerpo. Si aumenta la masa aumentara también el volumen, por lo tanto el valor de la densidad se mantendra constante. Por ejemplo, la densidad del aluminio es de 2,7 grs/cm3 (gramos por centímetro cúbico). No importa si se trata de 600 gramos de aluminio o de 4 kilogramos. Otras comunes son color, olor o sabor. Existen otras no tan comunes en los cursos básicos de química o física como índice de refracción, viscocidad, grado de dureza, etc.

CAMBIOS DE ESTADO

• De gaseoso a Liquido: Condensacion (o licuacion) . Por ejemplo El vapor, la transpiracion.
• De gaseoso a Solido: Cristalizacion .
• De Solido a Liquido: Fusion. Por ejemplo el hielo que se derrite.
• De Solido a Gaseoso: Sublimacion.
• De liquido a Solido Solidificacion. Por ejemplo el agua que se hace hielo.
• De Liquido a Gaseoso: Vaporizacion. Por ejemplo el agua cuando hierve que se hace vapor.

DE ATM A MMHG O VICEVERSA

1 atm = 760 mmHg

 SE UTILIZA REGLA DE 3.

NUMERO ATOMICO, MASICO PROTONES ELECTRONES Y NEUTRONES

El numero atomico me dice la cantidad de PROTONES (particulas con carga positiva) que hay.

El Número másico nos indica el número total de partículas que hay en el núcleo, es decir, la suma de protones y neutrones. Se representa con la letra A y se sitúa como superíndice a la izquierda del símbolo del elemento.

Los protones y electrones se averiguan con el numero atomico. Los neutrones se averiguan restando el numero masico menos el numero atomico.

• Cuando un atomo pierde electrones se forma un CATION (ion de carga positiva)
• Cuando un atomo pierde protones se forma un ANION (ion de carga negativa)

SOLUTO Y SOLVENTE

¿qué es un SOLUTO? Es el componente que se encuentra en menor proporción en una solución, el cual se halla disuelto por el solvente.

¿qué es un SOLVENTE? Es el componente que se encuentra en mayor proporción en una solución, el cual disuelve al soluto.

SOLUTO + SOLVENTE = SOLUCIÓN
-Una solución es una mezcla homogénea de dos o mas sustancias. La sustancia disuelta se denomina soluto y esta presente generalmente en pequeña cantidad en pequeña cantidad en comparación con la sustancia donde se disuelve denominada solvente.-

Una solucion saturada es cuando una solución tiene mas soluto que solvente y entonces no se puede disolver totalmente el soluto. Como el agua con sal llega un momento en el que ya no se puede disolver la sal. En este punto la solución se saturo.

Una solucion insaturada ES UNA SOLUCION EN LA QUE EL SOLUTO NO LLEGO A SU CONCENTRACION MAXIMA,OSEA A SU CONCENTRACION DE SATURACION.

CONCENTRACION:

La concentración es la relación que existe entre la cantidad de soluto y la cantidad de
solución o de solvente. Esta relación se puede expresar de muchas formas distintas. Una de ellas se refiere a los porcentajes.

Porcentaje masa en masa o peso en peso, (%m/m):

Es la cantidad en gramos de soluto por cada 100 gramos de solución.

Ej: Una solución 12% m/m tiene 12 gramos de soluto en 100 gramos de solución.

Como formula, podemos expresar esta relación así:

%m/m = x 100

Porcentaje masa en volumen (%m/v):

Es la cantidad en gramos de soluto por cada 100 ml de solución. Aquí como se observa se combina el volumen y la masa.

Ej: Una solución que es 8% m/v tiene 8 gramos de soluto en 100 ml de solución.

Fórmula:

% m/v = x 100

Porcentaje volumen en volumen (%v/v):

Es la cantidad de mililitros o centímetros cúbicos que hay en 100 mililitros o centímetros cúbicos de solución.

Ej: Una solución 16% v/v tiene 16 ml de soluto por 100 ml de solución.

Fórmula:

% v/v = x 100

MAGNETISMO

Es la Fuerza de atracción de un imán.

TIPOS DE IMANES

Existen dos tipos de imanes: Imanes naturales y artificiales.

IMANES NATURALES

Son los que se encuentran en la naturaleza formando el mineral llamado magnetita u óxido de hierro magnético. Se le llama también piedra imán y es de color gris negro. Abunda en algunos cerros de Suecia y los Montes Urales, Europa.

IMANES ARTIFICIALES

Son barras o herraduras de acero, a las que se comunican las propiedades magnéticas por diferentes métodos (frotamiento, inducción, o por acción de la corriente eléctrica).

PARTES DE LOS IMANES

Los dos extremos del imán, llamados polos, son sus partes aparentemente activas. En un imán hay dos polos: Norte y Sur. La parte media del imán es la línea neutra, en la que no hay fuerza magnética. Los dos polos, norte y sur, son como el anverso y el reverso de una hoja de papel. No puede existir el uno sin el otro. Pretender aislar un polo es como querer fabricar una hoja de papel que sólo tenga anverso. Polo magnético (el sitio adonde apunta la brújula), y el Polo geográfico (el sitio donde se inserta el eje de rotación terrestre). No hacen referencia a lo mismo.

PROPIEDADES DE LOS IMANES

• Entre muchas propiedades de los imanes, se caracteriza principalmente por atraer objetos de hierro y acero.
• Su atracción es mejor en los extremos, disminuyendo hasta llegar al punto medio del imán en que la atracción es nula.
• Existen imanes que atraen con más fuerza y a más distancia que otros. Esto depende del poder magnético de cada uno. La amplitud o espacio en que se ejerce esa fuerza se llama campo magnético.
• La atracción magnética se manifiesta a través del agua, del papel, del vidrio y de otros cuerpos, siempre que no sean de mucho espesor.
• Un polo “norte” rechaza a otros polos “norte” y atrae a los polos “sur”: Polos de igual nombre se rechazan, polos de diferente nombre se atraen.
• Los imanes trasmiten sus propiedades al imantar con ellos el hierro y el acero; pero no en iguales condiciones, pues la imantación del acero es permanente y la del hierro es momentánea.

CAMPO MAGNETICO

EL campo magnético, es el espacio en el que se manifiestan acciones magnéticas. Si acercamos una aguja magnética al polo de un imán encontraremos un punto en que la aguja principia a sufrir atracción o repulsión: la aguja habrá entrado en el campo magnético del imán.

Este campo está surcado por Líneas de Fuerza, que convencionalmente salen del polo norte y entran en el polo sur.

Estas líneas de fuerza son siempre cerradas y no tienen principio ni fin.

Las líneas de campo son curvas imaginarias cerradas que se extienden del polo norte al polo sur cuando van por fuera del imán y del polo sur al polo norte cuando van por dentro.

Una aguja imanada dentro del campo magnético de un imán se dispone siempre siguiendo las líneas de fuerza.

CORRIENTE, VOLTAJE, FORMULA

I = V / R

Donde I es la corriente, V la diferencia de potencial y R la resistencia.

La resistencia se calcula en ohmios y el simbolo es la letra griega omega ( Ω )

Un circuito en paralelo es un circuito que tiene dos o más caminos independientes desde la fuente de tensión, pasando a través de elementos del circuito hasta regresar nuevamente a la fuente. En este tipo de circuito dos o más elementos están conectados entre el mismo par de nodos, por lo que tendrán la misma tensión

Un material aislante es aquel que, debido a que los electrones de sus átomos están fuertemente unidos a sus núcleos, prácticamente no permite sus desplazamientos y, por ende, el paso de la corriente eléctrica cuando se aplica una diferencia de tensión entre dos puntos del mismo.