Estados Agregacion de La Materia

7/31/2019 Estados Agregacion de La Materia

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ESTADOS DEAGREGACIN DE LA

MATERIA

ESTADOS DEAGREGACIN DE LA

MATERIA


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ESTADOS DE AGREGACINDE LA MATERIA

Caractersticas generalesTeora cintica de la materia

Estructura interna de los estados de agregacin Estado slido

Estado lquido Estado gaseoso Estado de palsma

Cambios de estado Temperatura y teora cintica

Fusin y solidificacin Vaporizacin y condensacin Sublimacin

Apndice: Teora cintica de la materia


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CARACTERSTICAS GENERALESTradicionalmente, se suele decir que la materia se presenta en los estadosde agregacin: slido, lquido y gaseoso.

Las caractersticas diferenciales de estos tres estados son:Estado Slido Lquido GaseosoForma Constante Variable Variable

Volumen Constante Constante VariableRigidez Rgidos No rgidos No rgidos

Fluyen FluyenFluidez No fluyenFluidos

Otrascaractersticas Resistentesa la deformacin

Superficielibre planay horizontal

Compresiblesy

expansibles

Aparte de estos tres estados de agregacin es

interesante considerar un cuarto estado, llamadoplasma, en el que la materia est formada por unamezcla de ncleos atmicos y electrones.

El plasma constituye el 99% de la materia deluniverso, pues en l se encuentra toda lamateria que forma el Sol y las dems estrellas,a temperaturas de miles y millones de grados.
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TEORA CINTICA DE LA MATERIA

La teora cintica establece que la materia est constituida por pequeas partculas(tomos, molculas o iones) que estn en continuo movimiento y entre ellasexisten espacios vacos.En cada uno de los tres estados de agregacin las partculas mnimas (tomos,molculas o iones) se disponen de manera diferente

La distancia entre las partculas es mayor en el estado gaseoso que en ellquido, y en ste mayor que en el slido.

Las fuerzas de atraccin entre estas partculas mnimas (fuerzas de cohesin)son mayores en los slidos que en los lquidos y en stos mayores que en losgases.

Gaseoso LquidoSlido

Estructura interna de los estados de agregacin
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Estados agregacin H2O
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Estados de agregacin Br2


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Estado Slido

En los slidos cristalinos, las partculas obedecen aunorden geomtrico, que se repite a travs de todo el slido,constituyendo la red o retculo cristalino. De ste puede

considerarse slo una parte representativa que se llamaceldilla unidad. Las diversas formas de cristales no sonms que la traduccin externa de la simetra interna de lared.

Lo usual es que en los slidos no se aprecie, a simple vistala ordenacin cristalina. Esto se debe a que cualquierporcin de materia no es un retculo cristalino gigante, sinoun conjunto de pequeos cristales interpenetradosestrechamente.

En los slidos amorfos, como el vidrio o las resinassintticas, la distribucin de las partculas carece del ordenmencionado.

Celdilla unidad del NaCl.Red simetra cbica

En estado slido las partculas ltimas (ya sean molculas, tomos o iones), se encuentranen contacto unas con otras y dispuestas en posiciones fijas.

Las partculas pueden vibrar alrededor de sus posiciones fijas, pero no pueden cambiar deposicin.

De ah la forma y el volumen invariables y la dbil compresibilidad de los slidos.

El SiO2se presenta en dos formas: a) el cuarzo cristalino, b) el vidrio de cuarzo, amorfo.(Las estructuras se han representado en dos dimensiones, por esto, parece como si l Si tuviese valencia 3)
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Red inica NaCl

Red atmica Diamante (C)

Red metlica Au

Red atmica Slice (SiO2)

Estado Slido
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Estado LquidoEn los lquidos las partculas constituyentes estn en contacto unas conotras.

De ah que los lquidos posean volumen constante y dbil compresibilidad,Tambin por esto, las densidades de los lquidos son, en general, algoinferiores a las de los slidos, aunque del mismo orden.

Las partculas que constituyen el lquido no se encuentran fijas, sino quepueden moverse unas en relacin a otras.

Por esto los lquidos fluyen y no tienen forma forma propia, adoptan laforma del recipiente que los contiene.
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Br2 lquido

H2O lquida

Hg lquido

Estado Lquido
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Estado GaseosoEn estado gaseoso las partculas son independientes unas de otras, estn separadas por

enormes distancias con relacin a su tamao. Tal es as, que en las mismas condicionesde presin y temperatura, el volumen de un gas no depende ms que del nmero departculas (ley de Avogadro) y no del tamao de stas, despreciable frente a sus distancias.

De ah, la gran compresibilidad y los valores extremadamente pequeos de las densidadesde los gases

Las partculas de un gas se mueven con total libertad y

tienden a separarse, aumentando la distancia entre ellashasta ocupar todo el espacio disponible.

Por esto los gases tienden a ocupar todo el volumen delrecipiente que los contiene.

Las partculas de un gas se encuentran en constantemovimiento en lnea recta y cambian de direccin cuandochocan entre ellas y con las paredes del recipiente.Estos choques de las partculas del gas con las paredesdel recipiente que lo contiene son los responsables de lapresin del gas.Las colisiones son rpidas y elsticas (la energa total delgas permanece constante).
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Cl2 gaseoso

HCl y NH3 gaseosos

Estado Gaseoso
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GASES Desorden total

Partculas tienen completa

libertad de movimiento. Partculas tienden a estar

alejadas entre si

Forma y volumen variable

LQUIDOS

Menor desorden

Partculas tienen

movimiento relativo entre si Partculas en contacto unas

con otras

Forma determinada alrecipiente que los contiene

Volumen constante

SLIDOS Orden

Partculas fijas en

posiciones determinadas. Partculas unidas entre si.

Fuerzas de cohesinmayores

Forma y volumen constante

Calentar

Enfriar

Calentaro reducirpresin

Enfriar ocomprimir

RESUMENCaractersticas estados agregacin

francs

ingls
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CAMBIOS DE ESTADO

S L I D O L Q U I D O G A S E O S O

sublimacinfusin vaporizacin

sublimacin regresiva

solidificacin condensacin
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NDICE Temperatura yTeora cintica de la materia

Cuando se calienta un cuerpo, las partculas que lo constituyen adquierenms energa y esto les permite moverse an ms rpidamente.

La energa relacionada con el movimiento (velocidad) de las partculas, sedenomina energa cintica. No todas las partculas de un cuerpo tienen lamisma energa cintica; algunas la pierden al chocar con sus vecinas y

otras, por el contrario, la ganan.

La temperatura mide la energa cintica media (promedio) de laspartculas de un cuerpo

La temperatura de un cuerpo es proporcional al movimiento de agitacin

de sus partculas.Los cambios de estado pueden explicarse convenientemente segn lateora cintica de la materia:
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Fusin y SolidificacinLa fusin es el paso de slido a lquido.Para conseguirla hay que aumentar la temperatura del slido. Al calentar un cuerpo slido, aumenta la energa de las partculas y, con ella, la

amplitud de las vibraciones, esto hace que el slido se dilate. Llega un momento en que esta energa es suficiente para vencer las fuerzas de

cohesin entre las partculas y stas comienzan a resbalar unas sobre otras.Entonces se produce la fusin

La forma de fusin de un cuerpo depende de su naturaleza. As, distinguiremos entrecuerpos cristalinos y amorfos.

En los slidos cristalinos, la fusin se produce a una temperatura constante,denominada temperatura de fusin que puede variar segn la presin. Una vezalcanzada la temperatura o punto de fusin (que es caracterstica para cadasustancia pura), aunque se siga calentando, la temperatura no se eleva y semantiene constante hasta que la totalidad del slido se ha fundido.

En los slidos amorfos, la fusin se produce dentro de un intervalo amplio detemperaturas, durante el cual el cuerpo pasa por un estado pastoso intermedio.


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El proceso inverso a la fusin se denomina solidificacin, es el paso de lquido a

slido, y para conseguirla hay que disminuir la temperatura del cuerpo.

Fusin y Solidificacin

Fusin

Solidificacin


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Fusin del hielo H2O

Fusin del hierro


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NDICE Fusin

Durante la fusin, la energa calorfica se emplea en romper las fuerzasatractivas entre las molculas, no en aumentar la temperatura que, comopuede observarse en la grfica, permanece constante.

Grfica temperatura-tiempo de calentamiento para una sustancia pura


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Vaporizacin y Condensacin

El proceso de vaporizacin tiene lugar de dos formas: La evaporacin es un fenmeno que se produce exclusivamente en la superficie del

lquido y a cualquier temperatura. La evaporacin aumenta al aumentar la temperatura ydisminuir la presin sobre el lquido.

La ebullicin es un fenmeno que afecta a toda la masa del lquido. Tiene lugar a unatemperatura determinada constante, llamada temperatura o punto de ebullicin de lasustancia que tambin depende de la presin.

La vaporizacin es el paso del estado lquido al gaseoso.

Puede conseguirse aumentando la temperatura del lquido o

bien disminuyendo la presin sobre l. Al calentar un lquido, aumenta la velocidad de

desplazamiento de las partculas y, con ella, su energa.

Esta energa es suficiente para que las partculas prximas ala superficie del lquido puedan vencer las fuerzas decohesin que las dems les ejercen y escapar a suatraccin. Entonces se produce la vaporizacin.

Al elevarse la temperatura del lquido, la velocidad media delas partculas aumenta y cada vez es mayor el nmero deellas que pueden escapar y pasar al estado gaseoso, gruposgrandes de partculas se mueven en todas las direcciones ydejan espacios vacos entre ellos (burbujas); dichosespacios, contienen unas pocas partculas en movimientomuy rpido.


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Vaporizacin y CondensacinEl proceso inverso a la vaporizacin se llama condensacin o licuacin, es elpaso de gas a lquido, Se consigue disminuyendo la temperatura del gas o bienaumentando la presin sobre l.

A medida que disminuye la energa de las partculas gaseosas, stas soncapturadas por las fuerzas de cohesin y pasan al estado lquido.

Vaporizacin

Condensacin


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Vaporizacin de nitrgeno N2

Vaporizacin de bromo

F i V i i


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NDICE Fusin y Vaporizacin

Al recibir calor, la temperatura del slido aumenta. Cuando se alcanza el puntode fusin, la temperatura permanece constante y el calor se utiliza nicamentepara fundir el slido. Cuando todo el slido ha fundido, la temperatura del lquidocomienza a aumentar otra vez. Una pausa similar en el aumento de temperatura

ocurre cuando se alcanza el punto de ebullicin.

Curva de calentamiento del agua. Grfica temperatura-calor aadido

Liquid and vapor

Solid and liquid
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Sublimacin

La sublimacin es el paso directo delestado slido al gaseoso. La sublimacinregresiva es el proceso inverso

Para que se produzca es necesario quelos cuerpos se encuentren en unas

determinadas condiciones de presin ytemperatura, que varan segn lasustancia de que se trate.

Sublimacin de un cometa

Sublimacin de yodo
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SolidificacinFusin

CondensacinVaporizacin

Sublimacin SublimacinRegresiva

Slido

Gas

lquido

ENER

GIA

RESUMENCambios de estado

EJERCICIO
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PLASMALos plasmas son unos gases ionizados de

temperatura muy elevada. Debido a la altatemperatura dnde se forman los plasmas lasmolculas se separan y nicamente existentomos individuales. A causa de la gran energaque poseen los plasmas los electronesexteriores se separan violentamente de lostomos formando un gas de iones altamentecargados. La mayor parte del universo visible se

encuentra en estado de plasma. Algunosejemplos de materia en estado de plasma sonlas estrellas (por ejemplo el Sol), el fuego, lostubos fluorescentes, la aurora boreal, ...


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PLASMA

El plasma es un estado que nos rodea, aunque loexperimentamos de forma indirecta

. As, el plasma es un estado parecido al gas, perocompuesto por electrones, cationes (iones concarga positiva) y neutrones. En muchos casos, elestado de plasma se genera por combustin.

. El viento solar, responsable de las deliciosas

auroras boreales, es un plasma tambin.


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Los griegos sostenan que el universoestaba formado por cuatro elementos:aire, agua, tierra y fuego. Haciendo un

smil, podramos asignar un elementofsico a cada elemento filosfico:Tierra SlidoAire - GasAgua Lquido

Fuego - Plasma


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EL CONDENSADO DE

BOSE-EINSTEIN. El condensado de Bose-Einstein se

consigue a temperaturas muy cercanas

al cero absoluto. Los tomos de lamateria en este estado se superponenentre s, es decir, se encuentran todos

justamente en el mismo espacio fsicodando lugar a un supertomo.Se trata de un estado de coherencia

cuntica macroscpico.


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EL CONDENSADO DE

BOSE-EINSTEINSe ha visto que a medida de que la temperatura de

la materia aumente el movimiento de lasmolculas es mayor, y a la inversa ocurre

exactamente lo mismo. Existe un mnimo, el ceroabsoluto (0 Kelvin = -273,15 grados Centgrados).En ese lmite se llega a un punto dnde todomovimiento molecular de la materia se detiene.

Algunos cientficos han logrado llegar a enfriarmateria a una temperatura muy cercana al ceroabsoluto, pero nunca han llegado al puntoexacto.

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EL CONDENSADO DE

BOSE-EINSTEINEl problema es que para ver la materia se necesita luz

(cmo es obvio), y la luz necesario para visualizartransfiere energa a la materia y aumenta latemperatura, por lo consiguiente tambin el

movimiento molecular.

Recientemente se ha observado un quinto estado deagregacin de la materia: el condensado de Bose-Einstein. Este estado lleva el nombre de los quepredijeron su existencia, Satyendra Nath Bose yAlbert Einstein en 1922. No fue obtenido hasta 1995por los fsicos Eric Cornell, Wolfgang Ketterle y CarlWieman, logro lo que les vali el Premio Nobel deFsica en el ao 2001.

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Teora Cintica de la Materia

INTRO

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