Cambios de estado
Objetivos:
1. Relacionar los cambios de estado con los cambios de energía. Relacionar los cambios de estado con los cambios de energía.
2. Comparar los diferentes estados de la materia en términos de energía potencial y cinética
3. Describir los principales eventos que ocurren a lo largo de una curva de calentamiento.
4. Interpretar un diagrama de fases.
Términos clave:
vaporización condensación evaporación equilibrio presión de vapor punto de ebullición calor de vaporización punto de congelación calor de fusión sublimación deposición curva de calentamiento diagrama de fases
Notas: (14-4)
La materia en la Tierra existe como líquido, sólido o gas. Aparte del agua, la mayoría de la materiaexiste en una sola fase (líquida, sólida o gaseosa) pero se puede hacer que cambie de fase añadiendo o eliminando presión o temperatura.
Energía y cambios de fase
De acuerdo con la teoría cinético-molecular, la fase de una sustancia está determinada por el equilibrio de sus fuerzas cinéticas e intermoleculares. Esto significa que se puede convertir la materia de una fase a otra simplemente añadiendo o eliminando energía cinética (calor). Al tratar de entender los cambios de fase es importante recordar lo que ocurre en las reacciones endo y exotérmicas.
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Endotérmico – Se absorbe energía – se rompen los enlaces – los productos están menos ordenados | |
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Exotérmico – Se libera energía – se forman enlaces – los productos están más ordenados |
(server.chem.ufl.edu/~itl/2045_s99/ lectures/FG11_024.GIF)
Cambios de estado:
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líquido a gas – vaporización, por proceso de evaporación | |
sólido a gas – sublimación |
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líquido a sólido – congelación |
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gas a líquido – condensación |
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gas a sólido – deposición |
La evaporación
La evaporación se explica de nuevo por laTeoría cinético-molecular. Cuando la energía cinética de las moléculas en un líquido es mayor que las atracciones intermoleculares entre ellas, se produce la evaporación.
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dentro de un líquido, la evaporación siempre se produce en cierta medida en la superficie del líquido | |
La temperatura y la velocidad de evaporación están directamente relacionadas | |
Se dice que los líquidos con altas velocidades de evaporación son volátiles – generalmente inflamables debido a la presencia de materiales orgánicos y óxidos |
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La evaporación enfría una superficie o solución eliminando las moléculas con mayor energía cinética |
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La mayoría de las soluciones en un recipiente cerrado están envapor |
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las tasas de condensación y evaporación son iguales |
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la tasa de moléculas que salen de la solución son iguales a las moléculas que entran en el líquido |
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La solución se encuentra a una presión de vapor de equilibrio |
Punto de ebullición:
El punto de ebullición de un líquido está directamente relacionado con la presión de vapor del mismo. La presión de vapor es una medida del vapor presente en un líquido. Cuando la presión de vapor es igual a la presión atmosférica se produce la ebullición. Es importante recordar que la vaporización es un proceso endotérmico ya que el calor se elimina del líquido a través de la ebullición.
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la presión de vapor de un líquido está directamente relacionada con la temperatura aplicada al líquido | |
el punto de ebullición está directamente relacionado con la presión atmosférica ejercida sobre la solución |
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la ebullición se produce cuando la presión de vapor = presión atmosférica |
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la temperatura de un líquido se mantendrá constante en el punto de ebullición hasta que todo el líquido se vaporice. |
Congelación y fusión:
Los puntos de congelación y fusión de un líquido existen a la misma temperatura y representan un equilibrio entre las fases líquida y sólida.
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los puntos de fusión y congelación no se ven se ven muy afectados por la presión atmosférica |
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la fusión depende del calor de fusión que al igual que la ebullición es un proceso endotérmico |
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la congelación utiliza la misma cantidad de energía que el calor de fushion bu es un proceso exotérmico |
Curvas de calentamiento:
((server.chem.ufl.edu/~itl/2045_s99/ lectures/FG11_024.GIF))
La curva de calentamiento es una representación de las fases de una sustancia en comparación con la temperatura y la energía interna de la misma. Las líneas azules representan las diferentes fases de una sustancia mientras que las líneas rojas representan los calores de fusión y vaporización.
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las reacciones endotérmicas se mueven de izquierda a derecha a medida que los productos aumentan en energía cinética y se vuelven menos organizados |
Diagramas de fases
((server.chem.ufl.edu/~itl/2045_s99/ lectures/FG11_024.GIF))
El diagrama de fases es otra representación de la energía interna de una sustancia comparada con la presión y la temperatura de su entorno.
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la temperatura y la presión están inversamente relacionadas con el proceso de vaporización | |
la presión tiene poco efecto en la fusión y congelación de una sustancia | |
el punto triple es un punto en el que se dan las tres fases en equilibrio |