Propiedades y Características de Gases, Líquidos y Sólidos

Los gases, líquidos y sólidos presentan características distintas que los definen. A continuación, se detallan algunas de sus propiedades más importantes:

Gases

• Los gases son, en diversos aspectos, mucho más sencillos que los líquidos y los sólidos.
• El movimiento molecular de los gases es completamente aleatorio, y las fuerzas de atracción entre sus moléculas son tan pequeñas que cada una se mueve de forma libre y fundamentalmente independiente de las otras.
• Las sustancias que son gases a temperatura ambiente suelen ser sustancias moleculares con masa molar baja.
• El aire, una mezcla formada principalmente por N₂ y O₂, es el gas más común con el que entramos en contacto.
• Algunos líquidos y sólidos también pueden existir en el estado gaseoso, y se conocen como vapores.
• Los gases son compresibles y se mezclan en todas las proporciones porque las moléculas que los constituyen están muy separadas entre sí.

Todos los gases poseen las siguientes características físicas:

• Adoptan la forma y el volumen del recipiente que los contiene.
• Se consideran los más compresibles de los estados de la materia.
• Cuando se encuentran confinados en el mismo recipiente, se mezclan de forma completa y uniforme.
• Tienen densidades mucho menores que los sólidos y líquidos.

• Los gases ejercen una presión sobre cualquier superficie con la que están en contacto.

  Presión (Pa) = Fuerza (N) / Área (m²)

  La presión atmosférica estándar, que corresponde a la presión normal en el nivel del mar:

  1 atm = 760 mm Hg = 760 Torr = 1.01325 x 10⁵ Pa = 101.325 kPa

• Medida de la presión de un gas utilizando un manómetro abierto.

Leyes de los Gases

• Ley de Boyle: La relación presión-volumen: PV = constante
• Ley de Charles: La relación temperatura-volumen: V/T = constante
• Ley de Avogadro: La relación cantidad-volumen: V = constante . n

1 mol = 22,414 litros (Tº = 0 ºC y 1 atm) TPN (condiciones normal)

1 mol = 22,711 litros (Tº = 25 ºC y 1 atm) TPE (condiciones estándar)

• Determinación de la masa molar: PV=(mRT)/M
• Determinación de la densidad de los gases: d=m/V=(MP/RT)

Líquidos

• Gas a Líquido (enlaces más fuertes)
• Las fuerzas intermoleculares mantienen las moléculas suficientemente próximas como para que estén confinadas en un volumen definido, como se espera para el estado líquido.
• Un puente de hidrógeno es una interacción de atracción entre un átomo de hidrógeno enlazado a un átomo electronegativo (O, N o F) y un par de electrones no compartido en otro átomo electronegativo.
• Viscosidad: Resistencia a fluir que presenta un líquido. Las sustancias constituidas por moléculas pequeñas y no polares solo experimentan fuerzas intermoleculares débiles y tienen viscosidades relativamente bajas, mientras que las sustancias más polares, que experimentan fuerzas intermoleculares más intensas, tienen viscosidades mayores.
• Tensión superficial: Atracción intermolecular cohesiva que hace que un líquido reduzca al mínimo su área superficial. La tensión superficial es ocasionada por la diferencia de fuerzas intermoleculares que experimentan las moléculas de la superficie del líquido y las que experimentan las moléculas en el interior del mismo. La tensión superficial, como la viscosidad, por lo general, es mayor en líquidos con fuerzas intermoleculares más intensas.

Cambios de Fase

• Fusión: sólido → líquido
• Solidificación: líquido → sólido
• Vaporización: líquido → gas
• Condensación: gas → líquido
• Sublimación: sólido → gas
• Sublimación regresiva: gas → sólido

• Como en todos los procesos que ocurren en la naturaleza, cada cambio de fase tiene asociado un cambio de energía libre, ΔG.
• G está formado por dos contribuciones, una parte de entalpía (ΔH) y otra parte de entropía (ΔS), que depende de la temperatura (TΔS), de acuerdo con la ecuación: ΔG= ΔH‐TΔS
• En equilibrio ΔG=0