sÓlidos, lÍquidos y gases - alquisabana.weebly.com · encargado de variar en cuanto varia la...
TRANSCRIPT
SÓLIDOS, LÍQUIDOS Y GASES
Integrantes: Maria Alejandra Aranguren Navarro, Nicolás Antonio Avilez Jiménez, Kristian
Camilo Vargas Conde, Julián David Pineda Milán
Fecha de realización: 30 de Octubre
Fecha de entrega: 2 de Noviembre
Palabras Clave: Líquidos, Sólidos, Gases, Propiedades
Resumen
El laboratorio de sólidos, líquidos y gases gira en torno a tres diferentes experimentos, cada uno
representa un estado diferente de la materia, cuyo objetivo es diferenciar las propiedades físicas
de las distintas sustancias o elementos requeridos, siendo esto posible al poner la sal, el hielo seco
o el gotero en presencia del agua, sea fría o caliente, además de otros factores que facilitan
observar un cambio de estado o una variación en las propiedades de las sustancias o elementos
utilizados; esto es evidenciado en el sistema de presión, por medio del gotero, elemento
encargado de variar en cuanto varia la presión interna de la botella o del hielo seco, compuesto
que al cambiar de estado, no pasa por el estado líquido.
Marco Teórico
GASES:
Los gases se caracterizan por expandirse
espontáneamente hasta llenar el recipiente
que lo contenga, es decir, adoptar el
volumen y la forma del recipiente que lo
contenga; además de su gran capacidad de
comprensibilidad, fluidez y difusión. (Brown
LeMay Bursten, 2004).
Los gases forman mezclas homogéneas con
otros sin importar las identidades o
proporciones relativas de los gases
componentes, como la atmósfera que está
compuesta por N2, O2, CO2, Argón, Vapor
de agua y otros. (Brown LeMay Bursten,
2004).
Las propiedades más fáciles de medir en los
gases son: la temperatura, la cantidad de
materia, la presión y el volumen; que pueden
variar si un gas es ideal o real. (Brown
LeMay Bursten, 2004).
Ley de Boyle:
La Ley de Boyle establece la relación
presión-volumen, siendo estas inversamente
proporcionales, a temperatura y cantidad de
materia constantes; “El volumen de una
cantidad fija de gas mantenida a temperatura
constante es inversamente proporcional a la
presión.” (Brown LeMay Bursten, 2004).
Imagen tomada de: (Raymond Chang.,
2010).
Ley de Charles:
La Ley de Charles establece la relación
temperatura-volumen, siendo estas
directamente proporcionales a presión y
cantidad de materia constantes; ”El
volumen de una cantidad fija de gas a
presión constante es directamente
proporcional a su temperatura absoluta.”
(Brown LeMay Bursten, 2004). Imagen
tomada de: (Raymond Chang., 2010).
Ley de Avogadro:
La Ley de Avogadro establece la relación
cantidad-volumen, siendo estas directamente
proporcionales a presión y temperatura
constantes; “El volumen de un gas
mantenido a temperatura y presión
constantes es directamente proporcional al
número de moles del gas.” (Brown LeMay
Bursten, 2004). Imagen tomada de:
(Raymond Chang., 2010).
Teoría cinética- molecular:
La teoría cinética- molecular es un conjunto
de supuestos acerca de la naturaleza de los
gases, los cuales toman en cuenta las
propiedades de los gases suponiendo que
cada partícula actúa de forma independiente,
supuestos que dan origen, en forma
matemática, a la ecuación del gas ideal.
(Brown LeMay Bursten, 2004).
Esta determina que la presión de un gas se
debe a los choques de las moléculas contra
las paredes del recipiente que lo contiene,
siendo esto posible por las débiles fuerzas de
atracción de sus moléculas, lo que les
permite moverse al azar y ocupar el espacio
disponible. (Brown LeMay Bursten, 2004).
Gas Ideal:
Un gas con comportamiento ideal es aquel
que se rige por la combinación de las tres
leyes vistas anteriormente, siendo todas
directamente proporcionales (de Boyle, de
Charles y de Avogadro), más una constante
denominada R. Con esta
ecuación es posible explicar
satisfactoriamente las propiedades de la
mayoría de los gases en diversas
circunstancias. (Brown LeMay Bursten,
2004).
Gas Real:
Un gas con comportamiento real, es aquel
que desobedece a la ecuación de los gases
ideales; este gas deja de ser ideal cuando se
somete a altas presiones y a bajas
temperaturas. (Brown LeMay Bursten,
2004).
LÍQUIDOS:
Los líquidos se caracterizan por asumir la
forma de la porción del recipiente que
ocupa, por no poder expandirse para poder
llenar el recipiente en su totalidad, por ser
casi incomprensible, por tener gran
capacidad de fluidez y difusión lenta.
(Brown LeMay Bursten, 2004).
Las fuerzas de atracción en los líquidos, son
lo suficientemente fuertes para mantener
unidas sus moléculas, lo cual les permite ser
más densos y menos comprensibles que los
gases, pero a pesar de ellos sus fuerzas de
atracción no pueden evitar que las moléculas
se muevan unas respecto a otras, por ello los
líquidos se pueden verter y asumen la forma
del recipiente en el que se encuentren.
(Brown LeMay Bursten, 2004).
Entre las propiedades de los líquidos se
encuentra: la viscosidad, la tensión
superficial, la adhesión y la cohesión(Brown
LeMay Bursten, 2004).
Viscosidad:
La viscosidad es la medida de la resistencia
que presentan los líquidos a fluir, entre
mayor sea la fuerza intramolecular que
presenten los líquidos, mayor será su
viscosidad. (Brown LeMay Bursten, 2004).
Tensión Superficial:
La tensión superficial es la atracción
intermolecular de cohesión que produce que
un líquido reduzca al mínimo su área
superficial, es decir, que es la energía
requerida para aumentar el área superficial
de un líquido en una unidad de área; entre
mayor sea la fuerza intramolecular que
presenten los líquidos, mayor será su tensión
superficial. (Brown LeMay Bursten, 2004).
Adhesión:
La adhesión es la capacidad de atracción
entre moléculas distintas. (Brown LeMay
Bursten, 2004). Imagen azul tomada de:
(Raymond Chang., 2010).
Cohesión:
La cohesión es la capacidad de atracción
entre moléculas semejantes. (Brown LeMay
Bursten, 2004). Imagen gris tomada de:
(Raymond Chang., 2010).
SÓLIDOS:
Los sólidos se caracterizan por conservar su
forma y volumen, por ser casi
incomprensibles y por no tener capacidad
alguna de fluidez. (Brown LeMay Bursten,
2004). Las fuerzas
de atracción en los sólidos son muy fuertes
lo cual permite que sus moléculas estén
siempre unidas y que estén fijas en su
posición, esto permite su extremadamente
poca comprensibilidad (por el poco espacio
entre sus moléculas). (Brown LeMay
Bursten, 2004).
Amorfos:
Los sólidos amorfos son los que no
presentan una distribución regular ni orden
molecular de gran alcance. (Brown LeMay
Bursten, 2004).
Cristalino:
Los sólidos cristalinos tienen una
acomodación interna de átomos, iones o
moléculas que muestran una repetición
regular en todas las direcciones dentro del
sólido. (Brown LeMay Bursten, 2004).
De red covalente:
Los sólidos de red covalente son los que
presentan una red tridimensional y están
unidos por enlaces covalentes, como el
diamante y el grafito, alótropos del carbono.
(Brown LeMay Bursten, 2004).
Iónicos:
Los sólidos iónicos son los cuales se
conforman de iones, como CsCl o CaF2.
(Brown LeMay Bursten, 2004).
Metálicos:
Los sólidos metálicos están constituidos por
átomos de metales. (Brown LeMay Bursten,
2004).
Moleculares:
Los sólidos moleculares están constituidos
por moléculas. (Brown LeMay Bursten,
2004).
Método Experimental
Resultados
PRIMERA EXPERIENCIA:
Estos resultados serán complementados en
un informe posterior, por el momento la sal
del recipiente se ha adherido al hilo y al clip
formando cristales de cloruro de sodio.
SEGUNDA EXPERIENCIA:
Luego de verificar que el gotero flotara
dentro de la botella, se terminó el montaje y
al presionar el embolo de la jeringa hacia
adentro, se puede detallar la forma en la que
muy lentamente, mientras el embolo es
presionado, el gotero baja hasta llegar al
fondo de la botella, posteriormente cuando
se deja de ejercer presión al embolo el
gotero vuelve a su posición inicial, es decir
flotando en la botella.
TERCERA EXPERIENCIA:
Luego de introducir el hielo seco en el
tarrito, con dos agujeros, y agregarle agua
caliente, fue tapado rápidamente para poder
evidenciar como el agua es expulsada por los
agujeros laterales gracias a la presión interna
que produce el C02 sólido sublimado.
Posteriormente, al introducir hielo seco en
una bomba y taparla, esta empieza a inflarse
y a aumentar su tamaño cada vez más debido
al CO2 gaseoso liberado luego de la adición de
agua caliente.
OTROS:
Al frotar el hielo seco con una cuchara
de metal, se produce un sonido muy
agudo que al escucharlo un largo tiempo
es molesto para el odio humano.
Luego de tener la bomba inflada con el
vapor del hielo seco, y añadir agua
caliente por el exterior, la bomba seguía
creciendo un poco más.
Al dejar caer hielo seco en el pasto y
añadirle agua caliente se ve la
evaporación del hielo y una vez todo el
hielo ha sido evaporado, la porción de
pasto resulta quemada y por tanto de
color amarillo.
Al añadirle colorante al hielo seco, este
no absorbe el color y por tanto el vapor
no cambia de color, este sigue siendo
“blanco”.
Al usar un guante como bomba, y
añadirle hielo seco con agua caliente, la
bomba aumentó su tamaño hasta que el
material, látex, pudo resistir y se explotó.
Algunas de estas experiencias están
ampliadas por un video en el blog de los
Alquímicos de la Sabana.
Discusión
Las diferentes experiencias se realizaron en
presencia del agua, pues era esta la que
permitía la reacción de la sustancia, como el
CO2 sólido o el Cloruro de sodio, pues al
añadir agua caliente al CO2 sólido este
presentaba una sublimación de manera más
rápida y por tanto más eficiente, lo cual
producía mucho más CO2 gaseoso , y con este
las bombas se inflaron, así como también fue
el responsable de la presión dentro del tarrito
con agujeros que produjo la expulsión del
agua por los huecos con una gran intensidad,
es decir que el agua caliente fue un
acelerador para que el CO2 sólido presentara
un cambio de estado, es decir pasara de
solido a gaseoso, proceso también conocido
como sublimación. En la segunda
experiencia a pesar, de que no hay presencia
de vapores o cambios de estado, se puede
apreciar la diferencia de presiones entre el
gotero y la botella, pues cada vez que el
embolo se hundía y aumentaba la presión
dentro de la botella, el gotero baja para crear
un equilibro en el sistema, de tal manera
como es enunciado por Le Chatelier, y
viceversa.
Conclusiones
En base a los experimentos realizados, se
definió que:
En la segunda experiencia, debido a la
diferencia de presiones que existe entre
los dos medios, es decir, la botella y el
gotero, cuando la presión aumenta el
gotero baja, dado que el medio ejerce
presión sobre este haciendo que se
hunda, mientras que cuando la presión se
libera, las dos presiones se igualan y el
gotero flota.
En la tercera experiencia se puede
apreciar como cuando al calentar el hielo
seco este directamente se sublima, y este
lo hace puesto que la presión es muy
baja para que se vuelva líquido, mientras
que cuando se adiciona agua, y se
levanta el recipiente, el gas busca una
forma de salir, ejerciendo presión en el
recipiente, expulsando el agua que se
encuentra en el mismo y finalmente
saliendo por los agujeros ubicados a los
lados del recipiente.
Cuestionario (Segunda Experiencia y Tercera
experiencia)
Explique en términos de Le Chatelier
los cambios de presión vistos.
De acuerdo al principio de Le Chatelier, los
cambios en el sistema se producen debido a
la presión que se ejerce al momento de
empujar el embolo hacia adentro de la
jeringa, esta presión afecta la presión de
equilibrio en la cual se encontraba el
sistema, por tanto una variación interna, es
decir, cuando el gotero baja al fondo de la
botella, produce un nuevo equilibrio del
sistema.
Explique en términos de densidad,
cómo varía la masa del tubo con
respecto a la botella.
Al aumentar la presión de la botella, una
pequeña masa de agua entra el gotero, lo
que hace que aumente su masa interna (del
gotero); debido a la fórmula de densidad,
siendo esta igual a masa dividido en
volumen, es decir que la masa es
directamente proporcional a la densidad; lo
que implica que cuando el gotero aumenta
su masa, también aumenta su densidad, lo
que produce que este se situé al fondo de la
botella, o en otro sitio a lo largo de la
botella, dependiendo de la cantidad de
presión ejercida por el embolo.
Explique en términos de Boyle, los
cambios de presión y volumen.
La ley de Boyle es la relación inversamente
proporcional entre presión y volumen, es
decir que cuando una disminuye la otra
aumenta, por lo tanto al aumentar la presión
de la jeringa se produce una disminución en
su volumen; al disminuir la presión de la
botella se produce un aumento en su
volumen y al aumentar la presión en el
gotero se produce una disminución en su
volumen.
Cuando se presionan las paredes de la
botella por su parte exterior, la presión
se trasmite a todo el sistema. ¿Con qué
nombre se conoce este fenómeno?
Este fenómeno conocido como el principio
de Pascal, enuncia que “Un aumento de
presión en un punto cualquiera de un fluido
encerrado, se transmite a todos los puntos
del mismo”, por tanto al presionar las
paredes exteriores de la botella se produce
un aumento en la presión de todo el sistema.
¿Qué similitud puede haber entre este
experimento y el funcionamiento de un
submarino?
Este experimento y el submarino tienen
grandes similitudes pues los dos funcionan
por medio del principio de flotabilidad y el
principio de Arquímedes, en el cual el objeto
sumergido en el fluido recibe un empuje
igual al volumen desplazado por este, y de
esa manera los submarinos no se hunden,
como tampoco el gotero en el equilibrio
inicial.
¿Por qué los agujeros no deben estar
alineados con el centro del tarrito?
Los agujeros no deben estar alineados ni
ubicados al centro del tarrito debido a que en
el centro los agujeros captarían el CO2 gaseoso,
mas no el agua, que es lo que sale a gran
presión por los pequeños agujeros del tarrito.
¿Por qué el diámetro de los agujeros
debe tenerse en cuenta?
El diámetro de los agujeros debe tenerse en
cuenta, debido a que la fórmula de presión,
presión es igual a fuerza dividido en el área,
lo cual implica una relación inversamente
proporcional entre la presión y el área, es
decir que a mayor área, menor presión; por
lo tanto entre más pequeño sea el diámetro
de los agujeros con mayor presión saldrá el
agua que posea el tarrito.
¿Por qué el globo inflado con CO2
desciende al piso en lugar de elevarse?
El globo inflado con hielo seco tiende a
descender, debido a que su densidad es
mayor a la del aire, esto a diferencia de la
densidad del helio, la cual es mucho menor
a la del aire y por ello los globos inflados
con helio tienden a flotar y subir cada vez
más.
¿Por qué puede ser muy peligroso hacer
este experimento dentro de una botella
de vidrio?
Este experimento no es posible realizarlo
en una botella de vidrio debido a que en el
momento en el cual el hielo seco hace
contacto con el agua y empieza a realizar la
sublimación, la presión interna de la botella
puede aumentar hasta tal punto que esta
explote y eso produciría una “lluvia de
vidrios” con la cual podrían resultar
lesionados los científicos.
Bibliografía
Brown LeMay Bursten. (1998). Química: La
Ciencia Central
Brown LeMay Bursten. (2004). Química: La
Ciencia Central
Raymond Chang. (2010). Química
Anexo: Imágenes de las experiencias
SEGUNDA EXPERIENCIA:
TERCERA EXPERIENCIA:
Primera parte:
Segunda parte:
OTROS:
