RESUMEN FISICOQUÍMICA 1
La fisicoquímica establece y desarrolla los principios que son usados para explicar e
interpretar las observaciones hechas en las otras ramas de la química. Vamos a estudiar
sistemas materiales.
Materia: es el material físico del universo; es cualquier cosa que tiene masa y ocupa
espacio.
● Sustancia: materia que tiene propiedades definidas y una composición que no
varía de una muestra a otra. Poseen propiedades físicas y químicas que no
dependen del modo de preparación. A una sustancia podemos considerarla como:
-Elemento: sustancias muy básicas o elementales, cuyas combinaciones dan
lugar a la gran variedad de materia de nuestro mundo. No pueden descomponerse
en sustancias más simples. En el nivel molecular, cada elemento se compone de un
solo tipo de átomo.
- Compuesto: son sustancias compuestas por dos o más elementos, y por lo
tanto, contienen dos o más clases de átomos.
● Mezcla de sustancias: son combinaciones de dos o más sustancias. Pueden variar
mucho en su composición química y por ende sus propiedades físicas y químicas
dependen del modo de preparación. Ej. materiales de origen natural.
Estados de la materia:
Una muestra de materia puede ser gaseosa, líquida o sólida. Estas tres formas se
denominan estado de la materia.
● Un gas ( tmb llamado vapor ) no tiene volumen ni forma fijos; se ajusta al volumen y
la forma del recipiente que lo contiene. Las moléculas están muy separadas y se
mueven a alta velocidad, chocando repetidamente entre sí y con las paredes del
recipiente. Desorden total, mucho espacio vacío, las partículas tienen completa
libertad de movimiento, las partículas están muy separadas. La difusión dentro de un
gas ocurre rápidamente. Fluye fácilmente. Son fácilmente compresibles. Forman
mezclas homogéneas.
● Un líquido tiene un volumen definido independiente del recipiente, pero no tiene
forma específica; asume la forma de la porción del recipiente que ocupa. Las
moléculas están más cercanas, pero aún se mueven rápidamente, y pueden
deslizarse unas sobre otras, por ello los líquidos fluyen fácilmente. No se expande
para llenar el recipiente. Es prácticamente incompresible. La difusión dentro de un
líquido ocurre lentamente. Desorden, las partículas o cúmulos de partículas están
libres para moverse unos respecto a otros, las partículas están cercanas entre sí.
● Un sólido tiene forma y volumen definido, es rígido. Las moléculas están firmemente
unidas entre sí, por lo regulan en patrones definidos dentro de los cuales las
moléculas apenas pueden moverse un poco de esas posiciones fijas. La difusión
, dentro de un sólido ocurre con extrema lentitud. No fluye Acomodo ordenado, las
partículas están prácticamente fijas, las partículas están muy juntas.
Sistemas químicos:
- Sistemas microscópicos: usamos el concepto de moléculas.
- Sistemas macroscópicos: estudia las propiedades de la materia en gran escala.
Termodinámica
Describe el comportamiento de la materia y las transformaciones entre las distintas formas
de energía a escala macroscópica. La termodinámica describe al sistema por sus
propiedades de conjunto. Estas propiedades de conjunto tienen que ser accesibles a
mediciones (volumen, presión, T, etc.), por lo tanto estamos abordando una ciencia
experimental lo cual cuando nosotros resolvamos, midamos las propiedades de conjunto de
un sistema vamos a llegar a una conclusión y en base a eso podremos formular una ley.
La termodinámica estadística usa propiedades atómicas y moleculares para calcular
propiedades macroscópicas.
Vamos a trabajar es escala macroscópica, termodinámica clásica.
La porción que separamos para estudiarla se llama sistema; todo lo demás se denomina
entorno (medio ambiente, alrededores del sistema). Este sistema tiene una pared que lo
limita, las cuales pueden ser rígidas o móviles, y desde otra perspectiva puede ser
permeables o impermeables. El sistema va a tener determinadas propiedades las cual se
deben poder medir (P,V T,cc,etc); estas pueden ser extensivas (dependen de la cantidad
de sistema) o intensivas (están independizadas de la cantidad de sistema).
PROPIEDADES INTENSIVAS:
- No dependen de la cantidad del sistema presente.
- Tienen valores locales e iguales para cada punto del sistema.
- No pueden obtenerse como sumatoria de valores parciales.
,PROPIEDADES EXTENSIVAS:
- Dependen de la cantidad de sistema presente.
- Tienen un solo valor para el sistema “como un todo”.
- Pueden obtenerse como sumatoria de valores parciales.
Pared rígida: un ejemplo es un pistón metálico.
Pared móvil: un ejemplo es el globo
Pared permeable: intercambia materia con el medio ambiente y energía en forma de calor y
trabajo. Es lo conoce como sistema abierto. Ej: un huevo en la casca permite el paso de
gases.
Pared impermeable: NO intercambian materia con el medio ambiente. Ej: el pistón metálico
con gas confinado.
- Una pared impermeable que intercambia calor con el medio ambiente y no materia se
conoce como pared diatérmica y se conoce como sistema cerrado.
- Una pared impermeable que intercambie trabajo con el medio ambiente y no materia
hablamos de una pared adiabática y se conoce como sistema adiabático.
- Una pared impermeable que no intercambia ni materia ni energía con el medio ambiente,
estamos en presencia de un sistema aislado. (Sistema ideal). Por ejemplo, el universo.
Simplificación de los sistemas y análisis de las variables para nuestra conveniencia.
Ejemplo: una burbuja
Sistema: interior de la burbuja de jabón. La tensión superficial de la burbuja la despreciamos
= nula. Solo nos interesa el gas contenido. La burbuja ejerce una presión determina y el m.a
otra distinta sobre esta. La burbuja va a estar en equilibrio cuando sean iguales las
presiones. Y también deberá estar en equilibrio la temperatura.
Medio ambiente: medio que la rodea
Límite- pared-interfase
El intercambio de materia y energía a través de los límites entre el sistema y el medio
ambiente es fundamental para el concepto de equilibrio. Un sistema puede estar en
equilibrio respecto de una o más de las diferentes variables del sistema.
El equilibrio termodinámico se refiere a la condición en la que existe equilibrio con
respecto a P, T y la concentración.
El equilibrio existe solamente si las variables no cambian en el tiempo y si tienen igual
, valor en todas las partes del sistema y del medio ambiente.
Las modificaciones de nuestro sistema se podrían dar por intercambio de energía en forma
de calor y trabajo.
El calor (Q).
Si entregamos calor al sistema, observaremos una variación de temperatura que va a ser
proporcional al calor que le brindemos y al número de moles del sistema.
El calor va ser proporcional a la variación de
temperatura por la cantidad de sistema.La constante
de proporcionalidad puede ser medida a volumen
constante o a presión constante.
Calor en kcal y el trabajo en Joule
Equivalencia W –Q
4.18 Joule= 1 cal
Caloría: cantidad de calor que hay que entregar a 1 g de agua para aumentar su
temperatura 14,5 ºC a 15.5ºC.
Temperatura (T): es una cantidad abstracta. Lo que hacemos es tener una medición
indirecta a través de un termómetro. Manejamos descriptores cualitativos de temperatura:
caliente y frio. Pero son necesarios descriptores cuantitativos que no cambien en
experiencias individuales. La temperatura está relacionada con la energía cinética de la
molécula.
La fisicoquímica establece y desarrolla los principios que son usados para explicar e
interpretar las observaciones hechas en las otras ramas de la química. Vamos a estudiar
sistemas materiales.
Materia: es el material físico del universo; es cualquier cosa que tiene masa y ocupa
espacio.
● Sustancia: materia que tiene propiedades definidas y una composición que no
varía de una muestra a otra. Poseen propiedades físicas y químicas que no
dependen del modo de preparación. A una sustancia podemos considerarla como:
-Elemento: sustancias muy básicas o elementales, cuyas combinaciones dan
lugar a la gran variedad de materia de nuestro mundo. No pueden descomponerse
en sustancias más simples. En el nivel molecular, cada elemento se compone de un
solo tipo de átomo.
- Compuesto: son sustancias compuestas por dos o más elementos, y por lo
tanto, contienen dos o más clases de átomos.
● Mezcla de sustancias: son combinaciones de dos o más sustancias. Pueden variar
mucho en su composición química y por ende sus propiedades físicas y químicas
dependen del modo de preparación. Ej. materiales de origen natural.
Estados de la materia:
Una muestra de materia puede ser gaseosa, líquida o sólida. Estas tres formas se
denominan estado de la materia.
● Un gas ( tmb llamado vapor ) no tiene volumen ni forma fijos; se ajusta al volumen y
la forma del recipiente que lo contiene. Las moléculas están muy separadas y se
mueven a alta velocidad, chocando repetidamente entre sí y con las paredes del
recipiente. Desorden total, mucho espacio vacío, las partículas tienen completa
libertad de movimiento, las partículas están muy separadas. La difusión dentro de un
gas ocurre rápidamente. Fluye fácilmente. Son fácilmente compresibles. Forman
mezclas homogéneas.
● Un líquido tiene un volumen definido independiente del recipiente, pero no tiene
forma específica; asume la forma de la porción del recipiente que ocupa. Las
moléculas están más cercanas, pero aún se mueven rápidamente, y pueden
deslizarse unas sobre otras, por ello los líquidos fluyen fácilmente. No se expande
para llenar el recipiente. Es prácticamente incompresible. La difusión dentro de un
líquido ocurre lentamente. Desorden, las partículas o cúmulos de partículas están
libres para moverse unos respecto a otros, las partículas están cercanas entre sí.
● Un sólido tiene forma y volumen definido, es rígido. Las moléculas están firmemente
unidas entre sí, por lo regulan en patrones definidos dentro de los cuales las
moléculas apenas pueden moverse un poco de esas posiciones fijas. La difusión
, dentro de un sólido ocurre con extrema lentitud. No fluye Acomodo ordenado, las
partículas están prácticamente fijas, las partículas están muy juntas.
Sistemas químicos:
- Sistemas microscópicos: usamos el concepto de moléculas.
- Sistemas macroscópicos: estudia las propiedades de la materia en gran escala.
Termodinámica
Describe el comportamiento de la materia y las transformaciones entre las distintas formas
de energía a escala macroscópica. La termodinámica describe al sistema por sus
propiedades de conjunto. Estas propiedades de conjunto tienen que ser accesibles a
mediciones (volumen, presión, T, etc.), por lo tanto estamos abordando una ciencia
experimental lo cual cuando nosotros resolvamos, midamos las propiedades de conjunto de
un sistema vamos a llegar a una conclusión y en base a eso podremos formular una ley.
La termodinámica estadística usa propiedades atómicas y moleculares para calcular
propiedades macroscópicas.
Vamos a trabajar es escala macroscópica, termodinámica clásica.
La porción que separamos para estudiarla se llama sistema; todo lo demás se denomina
entorno (medio ambiente, alrededores del sistema). Este sistema tiene una pared que lo
limita, las cuales pueden ser rígidas o móviles, y desde otra perspectiva puede ser
permeables o impermeables. El sistema va a tener determinadas propiedades las cual se
deben poder medir (P,V T,cc,etc); estas pueden ser extensivas (dependen de la cantidad
de sistema) o intensivas (están independizadas de la cantidad de sistema).
PROPIEDADES INTENSIVAS:
- No dependen de la cantidad del sistema presente.
- Tienen valores locales e iguales para cada punto del sistema.
- No pueden obtenerse como sumatoria de valores parciales.
,PROPIEDADES EXTENSIVAS:
- Dependen de la cantidad de sistema presente.
- Tienen un solo valor para el sistema “como un todo”.
- Pueden obtenerse como sumatoria de valores parciales.
Pared rígida: un ejemplo es un pistón metálico.
Pared móvil: un ejemplo es el globo
Pared permeable: intercambia materia con el medio ambiente y energía en forma de calor y
trabajo. Es lo conoce como sistema abierto. Ej: un huevo en la casca permite el paso de
gases.
Pared impermeable: NO intercambian materia con el medio ambiente. Ej: el pistón metálico
con gas confinado.
- Una pared impermeable que intercambia calor con el medio ambiente y no materia se
conoce como pared diatérmica y se conoce como sistema cerrado.
- Una pared impermeable que intercambie trabajo con el medio ambiente y no materia
hablamos de una pared adiabática y se conoce como sistema adiabático.
- Una pared impermeable que no intercambia ni materia ni energía con el medio ambiente,
estamos en presencia de un sistema aislado. (Sistema ideal). Por ejemplo, el universo.
Simplificación de los sistemas y análisis de las variables para nuestra conveniencia.
Ejemplo: una burbuja
Sistema: interior de la burbuja de jabón. La tensión superficial de la burbuja la despreciamos
= nula. Solo nos interesa el gas contenido. La burbuja ejerce una presión determina y el m.a
otra distinta sobre esta. La burbuja va a estar en equilibrio cuando sean iguales las
presiones. Y también deberá estar en equilibrio la temperatura.
Medio ambiente: medio que la rodea
Límite- pared-interfase
El intercambio de materia y energía a través de los límites entre el sistema y el medio
ambiente es fundamental para el concepto de equilibrio. Un sistema puede estar en
equilibrio respecto de una o más de las diferentes variables del sistema.
El equilibrio termodinámico se refiere a la condición en la que existe equilibrio con
respecto a P, T y la concentración.
El equilibrio existe solamente si las variables no cambian en el tiempo y si tienen igual
, valor en todas las partes del sistema y del medio ambiente.
Las modificaciones de nuestro sistema se podrían dar por intercambio de energía en forma
de calor y trabajo.
El calor (Q).
Si entregamos calor al sistema, observaremos una variación de temperatura que va a ser
proporcional al calor que le brindemos y al número de moles del sistema.
El calor va ser proporcional a la variación de
temperatura por la cantidad de sistema.La constante
de proporcionalidad puede ser medida a volumen
constante o a presión constante.
Calor en kcal y el trabajo en Joule
Equivalencia W –Q
4.18 Joule= 1 cal
Caloría: cantidad de calor que hay que entregar a 1 g de agua para aumentar su
temperatura 14,5 ºC a 15.5ºC.
Temperatura (T): es una cantidad abstracta. Lo que hacemos es tener una medición
indirecta a través de un termómetro. Manejamos descriptores cualitativos de temperatura:
caliente y frio. Pero son necesarios descriptores cuantitativos que no cambien en
experiencias individuales. La temperatura está relacionada con la energía cinética de la
molécula.
