EL ESTADO LIQUIDO Y SOLIDO DE LA MATERIA PRECIO

CARACTERÍSTICAS DEL ES ESTADO LIQUIDO DE LA MATERIA:

Un “líquido” es un estado de la materia con una densidad y volumen definidos, pero sin una forma particular puede cambiar fácilmente si es sometido a una fuerza.

Las cantidades de líquidos se miden en unidades de volumen, principalmente en metros cúbicos y sus divisiones, particularmente el decímetro, conocido como litro. El volumen de un líquido está fijado por su temperatura y su presión.

FUERZAS INTERMOLECULARES EN LA MATERIA

Dentro de una molécula, los átomos están unidos mediante fuerzas intramoleculares (enlaces iónicos, metálicos o covalentes, principalmente). Estas son las fuerzas que se deben vencer para que se produzca un cambio químico. Son estas fuerzas, por tanto, las que determinan las propiedades químicas de las sustancias. Sin embargo existen otras fuerzas intermoleculares que actúan sobre distintas moléculas o iones y que hacen que éstos se atraigan o se repelan. Estas fuerzas son las que determinan las propiedades físicas de las sustancias como, por ejemplo, el estado de agregación, el punto de fusión y de ebullición, la solubilidad, la tensión superficial, la densidad, etc. Por lo general son fuerzas débiles pero, al ser muy numerosas, su contribución es importante. La figura inferior resume los diversos tipos de fuerzas intermoleculares. Pincha en los recuadros para saber más sobre ellas. PRESIÓN DE VAPOR

En este trabajo, queremos dar a conocer una clara definición de lo que es la presión de vapor de un liquido, como es el comportamiento de una substancia al someterla a ciertos cambios de temperatura y la influencia que estos cambios tienen sobre la presión de vapor en el liquido.

Para poder entender mejor estos comportamientos necesitamos de unas herramientas de mucha ayuda, las ecuaciones termodinámicas, de las cuales veremos cual es su procedencia y su respectiva utilidad.

Como en todo, para poder comprender mejor cualquier cosa, es mucho mejor tener claros ciertos conceptos, en nuestro caso daremos unas definiciones de algunos términos que necesitamos para una mejor asimilación.

La Presión de Vapor de los Líquidos es una de las propiedades más adecuadas para el conocimiento de lo que es el estado liquido, esta propiedad se encuentra defendida como la presión del vapor que produce el equilibrio entre el vapor y el liquido.

Esto ocurre cuando un liquido se evapora dentro de un espacio de proporciones limitadas, por que en el momento que se da la vaporización aumenta el numero de moléculas en estado de vapor y provoca un aumento en la presión ejercida por el vapor. Esta presión se debe a los choques de las moléculas que lo forman contras las superficies que lo están limitando. Pero cuando estas moléculas gaseosas chocan contra la superficie del liquido queda influenciada por las fuerzas atractivas de las moléculas del liquido y quedan retenidas allí formando otra ves parte del liquido.

PUNTO DE EBULLICIÓN

Temperatura a la cual se produce la transición de la fase líquida a la gaseosa. En el caso de sustancias puras a una presión fija, el proceso de ebullición o de vaporización ocurre a una sola temperatura; conforme se añade calor la temperatura permanece constante hasta que todo el líquido ha hervido.

El punto normal de ebullición se define como el punto de ebullición a una presión total aplicada de 101.325 kilopascales ( 1 atm); es decir, la temperatura a la cual la presión de vapor del líquido es igual a una atmósfera. El punto de ebullición aumenta cuando se aplica presión. Para las sustancias que hierven en el intervalo de la temperatura ambiente, la tasa de cambio del punto de ebullición con la temperatura ambiente, la tasa de cambio del punto de ebullición con la temperatura es de aproximadamente 0.3º/kPa o 0.04º/mm Hg (donde la presión es aproximadamente de una atmósfera).

El punto de ebullición no puede elevarse en forma indefinida. Conforme se aumenta la presión, la densidad de la fase gaseosa aumenta hasta que, finalmente, se vuelve indistinguible de la fase líquida con la que está en equilibrio; ésta es la temperatura crítica, por encima de la cual no existe una fase líquida clara. El helio tiene el punto normal de ebullición más bajo (4.2 K) de los correspondientes a cualquier sustancia, y el carburo de tungsteno, uno de los más altos (6300 K).

TENSIÓN SUPERFICIAL

Las moléculas de un líquido se atraen entre sí, de ahí que el líquido esté "cohesionado". Cuando hay una superficie, las moléculas que están justo debajo de la superficie sienten fuerzas hacia los lados, horizontalmente, y hacia abajo, pero no hacia arriba, porque no hay moléculas encima de la superficie. El resultado es que las moléculas que se encuentran en la superficie son atraídas hacia el interior de éste. Para algunos efectos, esta película de moléculas superficiales se comporta en forma similar a una membrana elástica tirante (la goma de un globo, por ejemplo). De este modo, es la tensión superficial la que cierra una gota y es capaz de sostenerla contra la gravedad mientras cuelga desde un gotario. Ella explica también la formación de burbujas.

La tensión superficial se define en general como la fuerza que hace la superficie (la "goma" que se menciona antes") dividida por lalongitud del borde de esa superficie (OJO: no es fuerza dividida por el área de la superficie, sino dividida por la longitud del perímetro de esa superficie).

DENSIDAD

Aunque toda la materia posee masa y volumen, la misma masa de sustancias diferentes tienen ocupan distintos volúmenes, así notamos que el hierro o el hormigón son pesados, mientras que la misma cantidad de goma de borrar o plástico son ligeras. La propiedad que nos permite medir la ligereza o pesadez de unasustancia recibe el nombre de densidad. Cuanto mayor sea la densidad de un cuerpo, más pesado nos parecerá:

d = m/v

La densidad se define como el cociente entre la masa de un cuerpo y el volumen que ocupa. Así, como en el S.I. la masa se mide en kilogramos (kg) y el volumen en metros cúbicos (m³) la densidad se medirá en kilogramos por metro cúbico (kg/m³). Esta unidad de medida, sin embargo, es muy poco usada, ya que es demasiado pequeña. Para el agua, por ejemplo, como un kilogramo ocupa un volumen de un litro, es decir, de 0,001 m³, la densidad será de: 1000 kg/m³

La mayoría de las sustancias tienen densidades similares a las del agua por lo que, de usar esta unidad, se estarían usando siempre números muy grandes. Para evitarlo, se suele emplear otra unidad de medida elgramo por centímetro cúbico (gr./c.c.), de esta forma la densidad del agua será:

Las medidas de la densidad quedan, en su mayor parte, ahora mucho más pequeñas y fáciles de usar. Además, para pasar de una unidad a otra basta con multiplicar o dividir por mil.

CAPILARIDAD

La capilaridad es una propiedad de los líquidos que depende de su tensión superficial (la cual, a su vez, depende de la cohesión o fuerza intermolecular del líquido), que le confiere la capacidad de subir o bajar por un tubo capilar.

Para entenderlo, veamos un experimento clásico:

En un recipiente se vierte agua (coloreada de un cierto tinte para ver con mayor claridad el efecto que se produce).

Se introduce en el recipiente un tuvo de cristal alargado y estrecho. Inmediatamente parte de agua del recipiente ascenderá por el tubo hasta alcanzar una altura determinada, esta altura será tal que el peso del líquido que quede dentro del tubo sea igual a la tensión superficialde dicho líquido.

Si cogemos un tubo con un mayor diámetro el agua que ascenderá por él llegará a menor altura pero el peso del líquido que queda dentro del tubo también es igual a la tensión superficial de dicho líquido.

Si se tuviese un tubo tan fino como el de un cabello, la cantidad de líquido ascendería mucho más en altura  pero el peso del líquido que queda dentro del tubo también es igual a la tensión superficial de dicho líquido.

A este fenómeno se le conoce como Capilaridad líquida.

Si tomamos un tubo de cristal grueso comunicado con uno fino y echamos agua en él se verá cómo en el tubo grueso el agua alcanza menos altura que en el fino, como se ilustrra en la figura a la izquierda.

Si hacemos la misma prueba con mercurio en vez de con agua (tal como se compara en la misma figura) resultará que en el tubo grueso el mercurio alcanza más altura que en el fino.

Además, en el primer caso, se puede ver que el agua se une con la pared del tubo (menisco) de forma cóncava, mientras que con el mercurio lo hace de forma convexa.

El líquido sube hasta que la tensión superficial es equilibrada por el peso del líquido que llena el tubo. Éste es el caso del agua, y ésta propiedad es la que regula parcialmente su ascenso dentro de las plantas, sin gastar energía para vencer la gravedad.En palabras más sencillas, cuando se introduce un capilar en un recipiente con agua, ésta asciende por el capilar como si trepase agarrándose por las paredes, hasta alcanzar un nivel superior al del recipiente.

Sin embargo, cuando la cohesión entre las moléculas de un líquido es más potente que la adhesión a las paredes del capilar (como el caso del mercurio), la tensión superficial hace que el líquido llegue a un nivel inferior, y su superficie es convexa.

VISCOSIDAD

La viscosidad se refiere a una magnitud física que mide la resistencia interna al flujo de un fluido, Esta resistencia es producto de las fuerzas de interacción de las moléculas que se deslizan unas contra otras. Lo inverso de la viscosidad es la fluidez.

Una forma de apreciarse la viscosidad de un fluido es observando la facilidad o dificultad que este tiene para adaptarse a la forma de un recipiente o a fluir por un conducto.

Ejemplos de fluidos muy poco viscosos son los gases, y de muy viscosos la melaza o los aceites pesados.

CARACTERÍSTICAS DEL ESTADO SOLIDO DE LA MATERIA 

  Elasticidad

Un sólido recupera su forma original cuando es deformado. Un resorte es un objeto en que podemos observar esta propiedad ya que vuelve a su forma original.

Fragilidad: 

Un sólido puede romperse en muchos fragmentos (quebradizo).

Dureza:

 hay sólidos que no pueden ser rayados por otros más blandos. El diamante es un sólido con dureza elevada.

Forma definida: Tienen forma definida, son relativamente rígidos y no fluyen como lo hacen los gases y los líquidos, excepto bajo presiones extremas del medio.

Alta densidad: Los sólidos tienen densidades relativamente altas debido a la cercanía de sus moléculas por eso se dice que son más “pesados”

Flotación: Algunos sólidos cumplen con esta propiedad, solo si su densidad es menor a la del líquido en el cual se coloca.

Inercia:

es la dificultad o resistencia que opone un sistema físico o un sistema social a posibles cambios, en el caso de los sólidos pone resistencia a cambiar su estado de reposo.

Tenacidad:

 En ciencia de los Materiales la tenacidad es la resistencia que opone un material a que se propaguen fisuras o grietas.

Maleabilidad: 

Es la propiedad de la materia, que presentan los cuerpos a ser labrados por deformación. La maleabilidad permite la obtención de delgadas láminas de material sin que éste se rompa, teniendo en común que no existe ningún método para cuantificarlas.

Ductilidad: 

La ductilidad se refiere a la propiedad de los sólidos de poder obtener hilos de ellas.

SÓLIDOS AMORFOS 

El sólido amorfo es un estado sólido de la materia en el que las partículas que conforman el sólido carecen de formas y caras definidas, y a su vez de una estructura ordenada.

Existen varios métodos de obtención de estos sólidos. Uno de los métodos más antiguos y más empleados es el de la fundición templada, del que se conocen algunas variedades:

·         Bloque congelado

·         Templado con líquido

·         Templado al aire

·         Condensación del vapor

Cabe destacar que un mismo compuesto, según su estado de solidificación, puede formar un sólido amorfo o una red cristalina.

Sólido amorfo destacado: Vidrio.

SÓLIDOS CRISTALINOS 

Los sólidos cristalino están compuestos por átomos cuya estructura está ordenados de manera regular formando redes cristalina, cuya configuración regular puede alcanzar distancias my grandes.

Una base para clasificar los sólidos cristalinos es la naturaleza de las fuerzas que mantienen unidos los átomos en el ordenamiento de la red cristalina. La energía de cohesión de los átomos en un cristal, depende de las fuerzas de enlace dominantes entre esos átomos.

Los sólidos cristalinos pueden ser de carácter iónicos, covalentes, moleculares o metálicos.