Estados de la materia, gas ideal y disoluciones: propiedades coligativas y concentración
Estados de agregación de la materia
Las sustancias pueden presentarse en la naturaleza en tres estados de agregación: sólido, líquido y gaseoso.
Estado sólido
En el estado sólido, las entidades elementales están fuertemente unidas y de manera organizada, dando lugar a una estructura rígida.
Estado líquido
En el estado líquido, las uniones son intensas, lo que origina cierta libertad de movimiento, dando lugar a una estructura fluida.
Estado gaseoso
Por último, en el gas, las fuerzas de atracción entre las entidades elementales son tan débiles que estas pueden moverse libremente, estando muy alejadas unas de otras.
El gas ideal
Un gas ideal es un gas hipotético en el cual las moléculas que lo componen no se atraen entre sí y, además, ocupan un volumen despreciable frente al volumen del recipiente que lo contiene.
Su comportamiento viene regido por tres leyes:
- Ley de Boyle
- Ley de Charles-Gay-Lussac
- Ley de Avogadro
La combinación de estas tres leyes nos da la ecuación de estado:
p · V = n · R · T
Teoría cinético-molecular de los gases
En la segunda mitad del siglo XIX surge la teoría cinético-molecular de los gases, que parte de dos hipótesis:
- Primera: los gases están formados por unas partículas denominadas moléculas. Estas se mueven de forma continua y al azar.
- Segunda: la temperatura del gas es la manifestación externa de este movimiento.
Estas ideas sencillas permitieron dar la primera justificación a las leyes de los gases, así como a algunas propiedades de sólidos y líquidos.
Disoluciones
Las disoluciones son un tipo de materia de extraordinaria importancia en la naturaleza, que podemos definir como:
La mezcla íntima y homogénea de dos o más sustancias de composición variable.
De forma general, podemos decir que la disolución consta de:
- Disolvente: o medio de dispersión.
- Soluto: la sustancia que se dispersa en el disolvente.
La composición de una disolución, contrariamente a la de un compuesto, no es constante. Es decir, la proporción de soluto y disolvente puede variar. El concepto de concentración nos permite expresar, de diversas formas, dicha proporción.
Formas de expresar la concentración
Existen varias formas de expresar la concentración de una disolución. Las más importantes son:
- Porcentaje en masa
- Molaridad
- Molalidad
- Fracción molar
Propiedades coligativas
Se denominan propiedades coligativas aquellas que solo dependen del número de entidades elementales del soluto en la disolución y no de su naturaleza química.
Dentro de estas, las más relevantes se refieren a:
- La presión de vapor
- El punto de ebullición
- El punto de congelación
- La presión osmótica
Las leyes de Raoult y van't Hoff permiten cuantificar la variación de dichas propiedades con la concentración del soluto.