La química es la ciencia que estudia las propiedades de la materia sus cambios y sus transformaciones
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Estado gaseoso de la materia De acuerdo con la teoría cinética cada partícula de gas cambia de dirección cuando choca con las paredes del recipiente que lo contiene o con otra partícula. Las partículas de gas no pierden energía cinética cuando chocan con las paredes del recipiente o bien con otra partícula de gas, los choques entre estas no pierden energía cinética. Las propiedades de la materia en estado gaseoso son: 1. Se adaptan a la forma y el volumen del recipiente que los contiene. Un gas, al cambiar de recipiente, se expande o se comprime, de manera que ocupa todo el volumen y toma la forma de su nuevo recipiente. 2. Se dejan comprimir fácilmente. Al existir espacios intermoleculares, las moléculas se pueden acercar unas a otras reduciendo su volumen, cuando aplicamos una presión. 3. Se difunden fácilmente. Al no existir fuerza de atracción intermolecular entre sus partículas, los gases se esparcen en forma espontánea. 4. Se dilatan, la energía cinética promedio de sus moléculas es directamente proporcional a la temperatura aplicada. La presión atmosférica es la fuerza por unidad de superficie que ejerce el aire sobre la superficie terrestre. Actividad: Subraya con rojo los enunciados que corresponden a propiedades de los gases.
Variables que afectan el comportamiento de los gases 1. PRESIÓN Es la fuerza ejercida por unidad de área. En los gases esta fuerza actúa en forma uniforme sobre todas las partes del recipiente. La presión atmosférica es la fuerza ejercida por la atmósfera sobre los cuerpos que están en la superficie terrestre. Se origina del peso del aire que la forma. Mientras más alto se halle un cuerpo menos aire hay por encima de él, por consiguiente la presión sobre él será menor. Las expresamos en atmosfera, torr,pascales, mmHg, etc. 2. TEMPERATURA Es una medida de la intensidad del calor, y el calor a su vez es una forma de energía que podemos medir en unidades de calorías. Cuando un cuerpo caliente se coloca en contacto con uno frío, el calor fluye del cuerpo caliente al cuerpo frío. La temperatura de un gas es proporcional a la energía cinética media de las moléculas del gas. A mayor energía cinética mayor temperatura y viceversa. La temperatura de los gases se expresa en grados kelvin. 3. CANTIDAD La cantidad de un gas se puede medir en unidades de masa, usualmente en gramos o en moles. De acuerdo con el sistema de unidades SI, la cantidad también se expresa mediante el número de moles de sustancia, esta puede calcularse dividiendo el peso del gas por su peso molecular. 4. VOLUMEN Es el espacio ocupado por un cuerpo. Las unidades para medir el volumen de un gas pueden ser mililitros, Litros, etc. Cuando se evapora un líquido las moléculas en estado gaseoso se concentran en la superficie y escapan. En un recipiente tapado el vapor se acumula y crea una presión llamada presión de vapor. Cada líquido ejerce su propia presión de vapor a cierta temperatura. A medida de que se incrementa la temperatura se forma más vapor y la presión se eleva. Un líquido alcanza su punto de ebullición cuando su presión de vapor es igual a la presión atmosférica. En la ebullición se forman burbujas de un gas dentro del líquido y llegan rápidamente a la superficie. Por ejemplo: A una presión atmosférica de 760 mmHg el agua alcanza la ebullición a 100°C temperatura a la cual la presión de vapor es igual a 760 mmHg ACTIVIDAD ¿Qué puede ocurrir si se lanza al fuego un frasco de vidrio con la tapa apretada? ¿Por qué? ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ACTIVIDAD DE REPASO Convertir 1. 6.7 kg a 13.2 lb. Solución: 27 lb. 2. 3.5 kg a g. Solución: 3 500 g. 3. 8 000 mg. Solución: 8 g. 3 – Selecciona en cada caso la respuesta correcta: a) 5 kg equivale a: ____ 14 lb ____ 15.4 lb ____ 700 g ____ 15.2 lb 4 – Convierte 72 kg a gramos. 5 - Juan José pesa su pareja de conejos y obtiene como resultado que el macho tiene 8.8 lb y la hembra 4 kg. Juan José se sorprendió porque: i) ____ el macho pesa más que la hembra. j) ____ el macho está menos pesado que la hembra. k) ____ no se puede determinar cuál de los dos conejos pesa más. l) ____ los dos conejos pesan lo mismo. 1) Convertir 100ºC a: a) ºK b) ºF Convierta las siguientes unidades de temperatura: a. 30 K a °C b. 200 K a °C c. 400 °C a K d. 600 K a °C e. -75°C a K La presión atmosférica en Marte es de 5,60 mmHg, Exprese esa presión en atm y Pascales. 6) Convertir las siguientes unidades de presión: -3,5 atm a Pa -2 atm a Pa -985mmHg a Pa -800mmHg a bar -650 mmHg a atm -600 mmHg a Pa. 7) La presión crítica del tolueno es de 40.3 atm. Convertir este valor a las siguientes unidades: a. Pa b. mmHg c. Kpa d. Torr LEYES DE LOS GASES LEY DE BOYLE Fue descubierta por Robert Boyle en 1662. Edme Mariotte también llegó a la misma conclusión que Boyle, pero no publicó sus trabajos hasta 1676. Esta es la razón por la que en muchos libros encontramos esta ley con el nombre de Ley de Boyle y Mariotte. La ley de Boyle 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. ACTIVIDAD: Representa con un esquema el enunciado de la ley de Boyle 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. ACTIVIDAD: realiza la multiplicación de P*V y realiza la grafica P& V PRESIÓN (lb/pul2) Volumen (pul3) PV 29.5 48 35.4 40 44.2 32 59 24 70.7 20 88.5 16 118 12 ACTIVIDAD: Contesta lo que se te pide 1. Al aumentar la presión que sucede con el volumen 2. Lo que indica que el volumen de una muestra de gas cambia
con la presión del gas mientras no exista cambio en la temperatura ni en la cantidad de gas 3. En la tercera columna multiplicaste P*V ¿Qué observas? ______________________________________________________________________________ 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: P1V1= P2V2 Es la expresión matemática de la ley de Boyle. Ejemplo: 4.0 L de un gas están a 600.0 mmHg de presión. ¿Cuál será su nuevo volumen si aumentamos la presión hasta 800.0 mmHg? Solución: Sustituimos los valores en la ecuación P1V1 = P2V2. (600.0 mmHg) (4.0 L) =(800.0 mmHg) (V2) Si despejas V2 obtendrás un valor para el nuevo volumen de 3L. ACTIVIDAD El ciclo propano es un anestésico general. Una muestra de 5 Litros tiene una presión de 1 atmosfera ¿Cuál es el volumen del anestésico si se le aplico una presión de 48lb/pul2? El volumen del aire en los pulmones de una persona es de 615 mL a una presión de 1 atm. La inhalación ocurre cuando la presión de los pulmones desciende a 752 mmHg ¿a qué volumen se expanden los pulmones? El Dióxido de Carbono presente en el refresco ocupa un volumen de 353 mL a la temperatura ambiente y esta sometido a una presión dentro de la botella a 634 torr. ¿A qué presión se ha sometido si el volumen alcanza los 300 mL? LEY DE CHARLES En 1787, Jack Charles estudió por primera vez la relación entre el volumen y la temperatura de una muestra de gas a presión constante  ACTIVIDAD realiza una tabla donde anotes los valores de la grafica y contesta lo que se te pide
proporcional siempre y cuando no se haya cambiado de presión ni en cantidad de sustancia. Observas que cuando se aumentaba la temperatura el volumen del gas también aumentaba y que al enfriar el volumen disminuía. El volumen es directamente proporcional a la temperatura del gas: •Si la temperatura aumenta, el volumen del gas aumenta. •Si la temperatura del gas disminuye, el volumen disminuye. ¿Por qué ocurre esto? Cuando aumentamos la temperatura del gas las moléculas se mueven con más rapidez y tardan menos tiempo en alcanzar las paredes del recipiente. Esto quiere decir que el número de choques por unidad de tiempo será mayor. Es decir se producirá un aumento (por un instante) de la presión en el interior del recipiente y aumentará el volumen (el émbolo se desplazará hacia arriba hasta que la presión se iguale con la exterior). 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. 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:  que es la manera de expresar la ley de Charles. ACTIVIDAD: Representa con un esquema el enunciado de la ley de Charles Esta ley se descubre casi ciento cuarenta años después de la de Boyle debido a que cuando Charles la enunció se encontró con el inconveniente de tener que relacionar el volumen con la temperatura Celsius ya que aún no existía la escala absoluta de temperatura. Ejemplo: Un gas tiene un volumen de 2.5 L a 25 °C. ¿Cuál será su nuevo volumen si bajamos la temperatura a 10 °C? Recuerda que en estos ejercicios siempre hay que usar la escala Kelvin. Solución: Primero expresamos la temperatura en kelvin: T1 = (25 + 273) K= 298 K T2 = (10 + 273 ) K= 283 K Ahora sustituimos los datos en la ecuación: EJERCICIOS 1- Un alpinista inhala 500 mL de aire a una temperatura de 10°C ¿Qué volumen de aire ocupará en sus pulmones si su temperatura corporal es de 37°C? 2-Un globo con volumen de 4 litros a 25°C reduce su volumen a 3.8 litros cuando se introduce en el refrigerador ¿Cual es la temperatura del aparato? 3-A una temperatura de 17°C una muestra de gas neón a 760 torr ocupa un volumen de 5 Litros. Encuentra el nuevo volumen del gas después de que la temperatura ha aumentado a 47°C LEY 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. PRESIÓN (atm) TEMPERATURA (°C) 1.0 100 1.25 110 1.5 125 1.75 135 ACTIVIDAD Grafica P & T y contesta lo que se te pide 1. Si la presión aumenta que sucede con la temperatura _______________________________ 2. La temperatura y la presión de un gas son
proporcionales siempre y cuando no haya cambio en el volumen ni en la cantidad de gas 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 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:  que es la manera de expresar la ley de Gay-Lussac. Esta ley, al igual que la de Charles, está expresada en función de la temperatura absoluta. Al igual que en la ley de Charles, las temperaturas han de expresarse en Kelvin. ACTIVIDAD: Representa con un esquema el enunciado de la ley de Gay- Lussac Ejemplo: Cierto volumen de un gas se encuentra a una presión de 970 mmHg cuando su temperatura es de 25.0°C. ¿A qué temperatura deberá estar para que su presión sea 760 mmHg? Solución: Primero expresamos la temperatura en kelvin: T1 = (25 + 273) K= 298 K Ahora sustituimos los datos en la ecuación: Ejercicios: Imagina que tienes una lata de fijador para el cabello a una presión de 4 atm y a una temperatura ambiente de 20°C accidentalmente la arrojas al fuego, ¿Cuál será la presión interna de lata si alcanza una temperatura de 500°C? ¿Qué probabilidad hay de que explote? (una lata puede explotar cuando su presión interna excede 8 atm). Las llantas de un automóvil se llenan con aire a 30 lb/pul2 a 22°C. Al conducir a altas velocidades, estás se calientan debido a la frotación entre el suelo y material de que están hechas. Si se tiene un límite de presión de 44 lb/pul2 ¿A qué temperatura reventarán las llantas? Un extintor de incendios tiene una presión de 150 lb/pul2 a 25°C ¿Qué presión en atm tendrá si se emplea a una temperatura de 75°C? CAMBIO QUIMICO Y FISICO Los cambios físicos se caracterizan porque la materia no sufre cambio alguno en su estructura interna si no porque cambia de estado de agregación; como sucede cuando se rompe un objeto de vidrio o cuando se dobla una tela, así como cuando se funde el hielo, o se evapora el alcohol. Las transformaciones de un estado de agregación a otro depende de la temperatura ya sea aumentando o disminuyendo el flujo de calor, y los más comunes son los siguientes (investiga su significado y anota un ejemplo) 
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