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Tema 5.- La Materia- 1ª Sesión 03-02-2025 - Contenido educativo

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Subido el 4 de febrero de 2025 por Angel Luis S.

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Buenas tardes, esta es la clase del día 3 de febrero de la asignatura de Ciencias. 00:00:00
Hoy vamos a comenzar un tema nuevo, que es el tema 5, que es sobre la materia. 00:00:06
Y los contenidos que vamos a tratar en este tema son los que os describo aquí en el índice inicial. 00:00:12
Empezaremos con el concepto y propiedades de la materia, trataremos la teoría cinético-molecular 00:00:19
y las leyes de los gases en una primera fase. 00:00:25
ahí cuando acabemos eso tendréis una serie de ejercicios 00:00:28
ya para que podáis ir haciéndolos 00:00:32
porque en realidad este tema son 3-4 en 1 00:00:34
entonces voy a ir poniendo los ejercicios 00:00:38
según vayamos sacando cada bloque 00:00:41
para que podáis ir trabajándolos y preguntándome las dudas 00:00:43
en una segunda parte trataremos con las disoluciones 00:00:45
los enlaces químicos, los distintos tipos de enlaces químicos 00:00:51
el iónico, covalente, metálico 00:00:54
los principales compuestos químicos que se pueden formar con estos enlaces 00:00:56
y en una última fase veremos qué es la masa atómica y molecular 00:01:01
o sea nos centraremos en el estudio del átomo y las moléculas 00:01:07
veremos el concepto de mol, cómo se calcula la concentración molar de una disolución 00:01:11
y remataremos con elementos químicos y compuestos más importantes 00:01:18
tanto de la química inorgánica como de la química orgánica. 00:01:25
Entonces, como os decía, la primera parte será sobre las leyes de los gases 00:01:30
y los conceptos principales de la materia. 00:01:36
Y eso es lo que vamos a tratar hoy hasta donde podamos llegar. 00:01:42
Bueno, el concepto de materia sería el que tratamos ahora a continuación. 00:01:47
El universo y los cambios que se producen en él se pueden describir en función de lo que sería la materia 00:01:53
y la energía que se produce o necesita para trabajar esta materia. 00:02:01
¿Qué vamos a considerar que es la materia? 00:02:07
Pues todo aquello que ocupa el espacio y posee una masa. 00:02:10
Que veremos que la masa no es exactamente lo mismo que el peso. 00:02:16
Entonces, ¿qué podemos considerar materia? 00:02:20
Pues el aire, el agua, las rocas. Pero, por ejemplo, el calor y la luz no son materia. ¿Por qué? Pues porque no ocupan un espacio y no poseen una masa. 00:02:22
Entonces, el calor y la luz lo que van a ser, serán formas de energía. ¿Qué es una sustancia? Pues una sustancia es un tipo de materia que tiene composición constante 00:02:36
y unas propiedades características. 00:02:49
Ejemplo de sustancias, pues el agua, que también decíamos antes que la materia, 00:02:53
el amoníaco, que ya es un compuesto químico de varios elementos, 00:02:58
el azúcar de mesa, que sería la sacarosa, la plata, el nitrógeno, 00:03:02
o sea, sustancias que difieren entre sí, tanto por su composición como por sus propiedades. 00:03:07
¿Vale? En estas sustancias podemos identificar varias propiedades 00:03:14
Como el aspecto, el color, el sabor 00:03:21
Y otras propiedades que sean características de cada una de las sustancias por separado 00:03:24
¿Vale? 00:03:30
¿Qué es un objeto o cuerpo material? 00:03:32
Pues es toda porción limitada de materia 00:03:36
O sea, un trocito de materia que tenga una masa concreta 00:03:40
y ocupe un espacio concreto. Por ejemplo, un cubito de hielo es materia, ya que tiene masa y ocupa un volumen, 00:03:43
pero a la vez es un objeto, porque tiene unas dimensiones que estarán limitadas por la cubitera a la que se le ha hecho. 00:03:52
Y además es una sustancia, porque está formado de agua, o sea que estaríamos reuniendo todas esas características anteriores. 00:04:02
Todo tipo de sustancia va a tener unas propiedades comunes o generales que no sirven para identificarlo y cuyo conjunto de propiedades se llaman características, que sí que me permiten distinguirla de otras. 00:04:12
O sea, tengo unas propiedades generales y luego otras características. 00:04:32
Las generales no me dejarían distinguir qué tipo de materia estoy, pero las características sí, puesto que esas ya son distintas para cada sustancia. 00:04:36
Vamos a ver quiénes son estas propiedades generales y luego veremos quiénes son las específicas. 00:04:49
Pues entre las propiedades generales, que son las que son comunes para todas las sustancias, tenemos, por ejemplo, la masa, el volumen, la temperatura, la forma, el peso. 00:04:54
Así, por ejemplo, pues decimos que podemos ver el volumen de una sustancia de 200 mililitros y que su masa es de 60 gramos. 00:05:11
Pero si lo digo así solamente, yo no tengo por qué saber qué sustancia es en sí, ¿vale? 00:05:22
Eso es algo muy genérico. 00:05:30
Ahora, vamos a estudiar cada una de estas propiedades generales para ver cómo luego vamos a trabajar con ellas. 00:05:34
La masa, ¿qué sería? Pues la cantidad de materia que tiene un objeto concreto. 00:05:42
¿En qué vamos a medir esta masa? 00:05:48
nosotros vamos a trabajar siempre con las unidades del sistema internacional 00:05:50
y en las unidades del sistema internacional la masa se mide en kilogramos 00:05:54
luego tendremos unidades más pequeñas y unidades más grandes 00:06:00
pero todas estarán basadas en el kilogramo con unidad central 00:06:04
¿qué aparato utilizaremos para medir esa masa? 00:06:09
pues utilizaremos la balanza 00:06:13
que es la que me da la relación entre esa masa y el volumen que ocupa, el peso si queremos pensarlo como es relacionado con la fuerza de la gravedad 00:06:15
porque atrae a esa masa, en este caso la Tierra, por ejemplo, sabréis que el peso no es el mismo en la Tierra que en la Luna, por ejemplo 00:06:26
porque hay distinta fuerza de gravedad, pero la masa de los cuerpos sería la misma 00:06:38
Si yo me voy a la Luna, pues peso mucho menos que aquí, pero mi masa corporal sigue siendo la misma que la que tengo aquí en la Tierra. 00:06:44
Bueno, el volumen. Pues el volumen sería el espacio que va a ocupar ese cuerpo, el espacio que va a ocupar esa masa que he dicho anteriormente. 00:06:53
¿En qué unidades se miden en el sistema internacional? Pues en metros cúbicos, ¿vale? 00:07:02
No tenemos que confundir volumen con capacidad. Vamos a ver ahora la diferencia y la relación entre ellos. Entonces, como el metro cúbico es una unidad muy grande, porque el metro cúbico, para hacer la relación con capacidad, que es lo que a lo mejor oímos más, pues un metro cúbico son mil litros, ¿vale? 00:07:07
Me dice aquí que puede utilizar el litro como medida de volumen, pero yo os digo que eso no es exacto. El litro y sus unidades derivadas son medidas de capacidad, no de volumen, aunque hay relación directa entre unas y otras y hay veces que por comodidad saltamos de una escala a otra para poder hacer mejor nuestras operaciones y nuestras cuentas. 00:07:26
Pero cuando estemos aquí hablando en química y más adelante en física, siempre que me hablen de volumen tengo que tener de referencia que su medida base es el metro cúbico. 00:07:53
Fijaos que quien equivaldría al litro sería el decímetro cúbico. 00:08:07
entonces nosotros hablamos de metros cúbicos 00:08:13
de centímetros cúbicos 00:08:16
lo habéis oído a lo mejor 00:08:18
en el ubicaje de un coche 00:08:19
o en los de si os gustan 00:08:22
las carreras de motos 00:08:24
ahora me hablan de 00:08:25
tres modalidades 00:08:27
las grandotas 00:08:30
las MotoGP 00:08:33
antes se conocían como 00:08:35
el medio litro 00:08:37
que son 500 centímetros cúbicos 00:08:39
Ahora le cambiaron un poco la denominación, pero ese sería el ubicaje que tienen los cilindros de salmón. 00:08:40
Bueno, para medir el volumen de los líquidos podemos emplear distintos recipientes. 00:08:49
Los que más comúnmente se utilizan en química son la probeta graduada, otra cosa que se llama la bureta, la pipeta, el matraz apurado. 00:08:55
y todos ellos son unos recipientes que vienen graduados, normalmente son de vidrio o de plástico transparente, con una graduación. 00:09:04
Aquí he puesto unos dibujitos para que os suenen. 00:09:13
La bureta sería como esta especie de termómetro que tiene una llavecita. 00:09:16
La pipeta, algo también parecido, como si fuese la vaina de un bolígrafo. 00:09:22
Yo pongo el dedo aquí arriba y recojo el líquido dentro y tengo una graduación. 00:09:28
Y la probeta, pues con una jarrita de las que tenemos, por ejemplo, yo que sé, que nos viene con la batidora para medir también, podría ser algo parecido. 00:09:31
Ya os digo, en cristal o en plástico. Si estoy en laboratorio, pues en cristal normalmente, para que ese plástico no interfiera y no haga reacción con los propuestos químicos que pueda medir o la sustancia química. 00:09:40
¿Vale? Entonces, lo que pretendo con estos recipientes es tener visible la sustancia que estoy midiendo y a la vez tenerlas escaladas para saber ese volumen que quiero medir. 00:09:52
Bueno, para medir el volumen de sólidos, si son regulares, o sea, si son figuras geométricas, puedo aplicar las fórmulas que conocemos de matemáticas. 00:10:10
Por ejemplo, en un cubo es lado por lado por lado. Si es un paralel de pípedo, es como una caja de zapatos. Las caras son todas rectangulares, entonces tengo que medir la longitud de la base, tanto el largo como el ancho, y luego la altura. 00:10:25
es como cuando quiero medir una habitación, digo largo por ancho y por alto 00:10:45
en el cilindro pues teníamos esta formulita que decía 00:10:50
que era el área de la base por la altura y por el radio al cuadrado 00:10:53
que es el área de un círculo y por la altura que tenga ese cilindro 00:10:57
la esfera pues son 4 tercios de pi por el radio al cubo 00:11:02
más adelante lo veremos en matemáticas cuando vayamos a los temas de exigencias 00:11:07
y el cono sería como la tercera parte del volumen del cilindro. 00:11:10
O sea, aquí un tercio de pi por el radio al cuadrado y por la altura. 00:11:15
Un tercio del área de la base del cono y por la altura que tenga ese cono. 00:11:19
Es como si dijésemos que este cono cabe tres veces dentro de este cilindro. 00:11:24
Bueno, pero hay muchas veces que queremos medir sólidos que son irregulares. 00:11:30
Por ejemplo, yo quiero medir el volumen de una piedra. 00:11:35
Es una cosa un poco complicada porque al tener sus lados irregulares sería muy complicado hacer las mediciones de ese largo, ancho, alto que decíamos antes. 00:11:38
¿Qué es lo que haré? Pues utilizaremos la probeta de antes para poderlo medir. 00:11:49
Llenaré la probeta hasta cierta altura de agua, meteré la piedra y veré cuánto aumenta ese volumen de agua. 00:11:54
la diferencia que haya entre el volumen inicial que he echado de agua 00:12:00
y el final de cuando he metido la piedra 00:12:04
será el que corresponda al volumen de la piedra 00:12:07
así es como en su día Arquímedes 00:12:10
pues demostró con esto y con una 00:12:13
formulita de la densidad que la veremos más adelante 00:12:16
pues a un rey que le estaban engañando 00:12:18
a la hora de hacerle la corona 00:12:23
y que el orcebre se estaba quedando con parte del oro 00:12:26
que le había dado para hacerla 00:12:29
ya veremos la historia un poco más adelante 00:12:30
bueno, pues aquí os lo pongo gráficamente 00:12:32
yo he llenado mi probeta de agua 00:12:36
como veis aquí, como hasta 13 mililitros 00:12:39
y cuando meto la piedra sube hasta 19 mililitros 00:12:44
pues la diferencia entre esos 19 y esos 13 00:12:48
que son 6 mililitros 00:12:50
sería el volumen de la piedra 00:12:52
¿vale? 00:12:56
que lo tendríamos que pasar 00:12:57
a las unidades correspondientes, puesto que dijimos que medíamos en metros cúbicos, centímetros cúbicos, decímetros cúbicos, 00:12:59
puesto que los litros de 100 litros, centilitros, mililitros que me dice aquí, eran unidades de capacidad, no de volumen, ¿vale? 00:13:09
Dependiendo de cómo nos den la fórmula, tendremos que transformar esas unidades. 00:13:19
Cuando veamos algún ejercicio, veremos cómo se transforma, ¿vale? 00:13:23
no sé si os acordaréis de esto o no, pero lo repasaremos un poco luego en los ejercicios 00:13:26
bueno, y por último teníamos la temperatura 00:13:33
y esta es una magnitud que está relacionada con la energía cinética 00:13:36
que se asocia a los movimientos que puede hacer ese cuerpo 00:13:40
que hemos medido su materia y tal 00:13:45
y esos movimientos pueden ser de todo tipo 00:13:48
de traslación, de rotación, de vibraciones 00:13:51
de las partículas que compongan la materia que estamos midiendo. 00:13:54
O sea, cuanto mayor sea la energía cinética de sus partículas, pues mayor temperatura tendrá el cuerpo. 00:13:58
O sea, pensad que esto es unos átomos que están ahí como contenidos dentro de un recipiente 00:14:07
y al moverse chocan con las paredes, pues cuanto más se muevan, más choques harán 00:14:14
y más temperatura tendrá ese cuerpo. 00:14:19
¿Vale? Entonces, en el esquema 00:14:22
este me dicen que la velocidad de las moléculas, o sea, esa energía cinética 00:14:26
aumenta conforme se incrementa la temperatura 00:14:29
Por poneros un ejemplo, así que hemos visto 00:14:34
todos en la cocina, pues cojo un cacito de 00:14:38
de agua y le pongo a calentar, pues cuando 00:14:41
está el agua fría, están sus moléculas en reposo, no pasa 00:14:45
A medida que va cogiendo temperatura vemos cómo empiezan a moverse como burbujitas dentro del agua y cuando está hirviendo ya están esas burbujas como haciendo borbotones. 00:14:49
Pues ese sería un poco la energía que están acumulando sus partículas al calentarse, llamamos sus partículas, sus moléculas, perdón, y ese movimiento y esas vibraciones, ese borboteo viene de ese movimiento que tendrían las moléculas por estar acumulando temperatura, o sea, y hacer que aumente su energía cinética en proporción a la temperatura que están adquiriendo. 00:14:59
bueno, en el sistema internacional 00:15:27
pues aquí tenemos que tener cuidado 00:15:31
yo os he puesto varios cuadros de estos 00:15:33
para que no confundamos 00:15:34
en el sistema internacional la temperatura se va a medir 00:15:36
en la escala Kelvin 00:15:39
¿vale? 00:15:40
pero nosotros estamos más acostumbrados 00:15:42
a ver la escala centígrada 00:15:45
hacia los grados Celsius 00:15:47
y si nos pusiéramos a un país anglo-francón 00:15:48
pues nos hablarían de grado Fahrenheit 00:15:51
¿vale? 00:15:53
entonces, ¿cuál es la relación entre una y otra? 00:15:55
para que cuando luego nos aparezcan los ejercicios, según qué temperatura, en qué unidades me la dé, 00:15:57
yo pueda hacer el cambio de unas a otras a la que me interese. 00:16:03
Normalmente los Kelvin, que va a ser en los que tengamos las unidades para luego poder ajustar bien en los problemas las fórmulas. 00:16:07
Pues, por ejemplo, los grados centígrados son los Kelvin menos 273. 00:16:16
si lo quiero hacer al revés 00:16:24
quiero llegar a grados Kelvin 00:16:27
sabiendo los centígrados 00:16:30
pues le tendré que sumar esos 273 00:16:32
y si quiero ir a grados Fahrenheit 00:16:35
tendré que hacer 00:16:38
9 quintos de los grados centígrados 00:16:39
y luego sumarle 32 00:16:42
entonces 00:16:45
puntos de referencia 00:16:46
para no tener que hacer estas cuentas tan complicadas 00:16:48
pues digo, el punto de evolución del agua 00:16:50
que en grados centígrados es 100 grados, si estuviese en grados Kelvin, como tengo que sumar 273 con 15, 00:16:53
pues el punto de ebullición del agua en grados Kelvin son 373 con 15. 00:17:01
Y en grados Fahrenheit la equivalencia es sumar 200, 112, perdón, o sea que serían 212 grados Fahrenheit. 00:17:07
el punto en el que el agua se congela, 0 grados 00:17:16
pues esos serían los 273 con 15 grados Kelvin 00:17:20
sumarle a 0, 273, me quedo como estaba 00:17:25
y en grados Fahrenheit es 32 00:17:28
¿Por qué aquí, si antes hemos sumado 112 00:17:32
¿Por qué ahora 32? Pues porque los grados que la formulita 00:17:37
el 9 quintos ese era multiplicado por los grados centígrados 00:17:41
Si yo multiplico 9 quintos por 0, pues esa parte desaparece, solo me queda el 32, ¿vale? Entonces, a grados Fahrenheit es un poco más complicado de hacer la cuenta porque hay que recordar la fórmula y hacerla completa, pero como os digo, esos no los vamos a utilizar porque nosotros no estamos en sistema anglosajón. 00:17:45
Ya sabéis que a los ingleses les gusta retorcer mucho las cosas. 00:18:08
Bueno, entonces, el cero absoluto, ya que sería el de los cero grados Kelvin, 00:18:13
pero fijaos la equivalencia con nuestros grados centígrados, con los que nosotros usamos a diario, 00:18:21
ese cero absoluto sería menos 273,15 grados centígrados, o sea, un poco fresquito lo causa, ¿vale? 00:18:26
y en grados Fahrenheit serían menos 459,67, que serían los 9 quintos de este 273, y luego sumarle 32. 00:18:33
Lo que a nosotros nos interesa más, pues esta parte, la relación entre grados centígrados, o grados Celsius, y los grados Kelvin, 00:18:44
que va a ser con la que vamos a tener que trabajar luego, más adelante, en los ejercicios. 00:18:53
y esta, ya sabemos que si voy de centígrados a Kelvin 00:18:57
tengo que restar esos 273,15 00:19:01
si voy de Kelvin a centígrados 00:19:03
perdón, de centígrados a Kelvin 00:19:06
tengo que sumar 273,15 00:19:09
y de Kelvin a centígrados se los tendría que restar 00:19:12
¿vale? con que nos quedemos con eso 00:19:15
no va a ser suficiente luego para nuestros problemas 00:19:18
los Fahrenheit solo es por saber que hay una 00:19:21
tercera unidad 00:19:24
y que se utiliza en otros países, como en todos los anglosajos, ¿vale? 00:19:25
Bueno, os pongo ahí como curiosidad que entonces podríamos observar que hay 100 grados 00:19:31
entre el punto de congelación y el de ebullición de agua. 00:19:38
100 grados, si lo pienso, en grados centígrados, ¿vale? 00:19:44
Pero 180 entre los mismos puntos si estoy en la escala Fahrenheit. 00:19:49
Entonces, cuando un país anglosajón hace esas cuentas y las hacemos nosotros a la par, pues tenemos esa diferencia de esos 80 grados. Pero bueno, esto como curiosidad, vuelvo a repetir. 00:19:54
Bueno, vamos a ver las propiedades características. Hemos visto las generales, vamos a ver las propiedades características que me permitirían identificar y clasificar los distintos tipos de materias, puesto que dependiendo de en qué sustancia esté, tendrán distinto valor. 00:20:08
Entonces, estas características, estas propiedades características, volvemos a repetir, no van a depender de la cantidad que tome, sino del tipo de sustancia que tome. 00:20:30
¿Vale? Entonces, ¿cuáles son estas propiedades carcerísticas? Pues casi todas ellas son propiedades físicas y son aquellas que se van a poder medir y observar sin modificar la composición de la sustancia. 00:20:47
O sea que, por eso decimos que da igual la cantidad de sustancia que coja, que yo lo voy a poder medir igual, ¿de acuerdo? Ejemplo de ellas, pues son el estado físico a temperatura ambiente, la densidad, el punto de función o de ebullición o de congelación, ¿vale? 00:21:02
el color, si son solubles o no son solubles en agua, la conductividad eléctrica que tienen, por decir alguna, propiedades características del agua. 00:21:24
Decimos que es un líquido que a temperatura ambiente está en estado líquido, pero si le bajo a 0 grados centígrados empieza a pasar a estado sólido, 00:21:39
Pues es porque se empieza a congelar. 00:21:51
Y si le subo hasta 100 grados centígrados, pues empieza a pasar a estado gaseoso, porque empieza a evaporarse. 00:21:52
Todo esto veremos, que luego es importante cuando vemos la ley de los gases, si estoy a una atmósfera de presión. 00:22:00
Si estoy a más o menos presión, estos valores cambian, estas temperaturas cambian. 00:22:07
Lo veremos más adelante en esta misma parte del tema. 00:22:13
Además, ¿qué otras propiedades características tiene el agua? Pues que debe ser incolora, debe ser insípida y que su conductividad eléctrica es pequeña. 00:22:17
Densidad 00:22:33
Primera propiedad 00:22:36
Característica 00:22:39
¿Qué es la densidad? 00:22:40
Pues la masa de un cuerpo 00:22:42
Por unidad de volumen 00:22:43
O sea, es la relación del volumen 00:22:45
Que ocupa la masa de un cuerpo 00:22:47
¿Cómo vamos a 00:22:51
Estudiar esto? 00:22:52
Pues con esta formulita 00:22:55
Densidad es igual a masa 00:22:56
Dividido entre volumen 00:22:58
¿Cómo se va a medir? 00:22:59
Pues como la masa la medíamos en kilogramos y el volumen en metros cúbicos, pues la unidad que se utiliza en el sistema internacional para medir la densidad son los kilogramos por metro cúbico. 00:23:02
Aunque como estas unidades son muy grandes, se suele utilizar un equivalente que son los gramos por centímetro cúbico. 00:23:15
Son más manejables para así poca cantidad de esa sustancia. 00:23:22
bueno, en general si tomamos diversos materiales 00:23:27
aunque tengan el mismo volumen 00:23:31
observaremos que no tienen la misma masa 00:23:34
y al revés 00:23:36
si encontramos cuerpos y materiales que poseen la misma masa 00:23:38
pero no ocupan el mismo volumen 00:23:43
pues no tendrán la misma densidad 00:23:46
si yo quiero por ejemplo ver la densidad 00:23:47
de un corcho y ver la densidad de una bola de acero 00:23:51
pues aunque tengan el mismo volumen 00:23:54
la masa que tienen uno y otro no tiene nada que ver 00:23:57
¿vale? y si quiero coger la misma cantidad 00:24:00
de masa, por ejemplo un kilogramo de cada uno 00:24:04
pues el volumen que obtendrá el corcho será 00:24:06
muchísimo mayor que el volumen de la bola de acero 00:24:09
¿vale? esto es como cuando nos decían de pequeñitos 00:24:12
la adivinanza esa de ¿qué pesa más? 00:24:15
¿un kilo de paja o un kilo de hierro? 00:24:18
pues hombre, pesan lo mismo, los dos tienen 00:24:21
de masa un kilogramo, lo que no va a ser igual ni mucho menos es el volumen que ocupa ese kilo de hierro 00:24:24
y el volumen que ocuparía el kilo de paja. ¿Por qué? Pues porque la densidad de hierro es muchísimo mayor 00:24:32
que la densidad de la paja. Bueno, pues esta sería la primera formulita que nos va a aparecer 00:24:38
y la primera propiedad característica que va a depender de la sustancia, quizá aún no tendrá una densidad, que estamos haciendo. 00:24:45
Otra propiedad característica, pues hemos dicho antes, que es la temperatura o el punto de fusión. 00:24:57
¿Qué es el punto de fusión? Pues cuando paso de estado sólido a estado líquido. 00:25:05
O sea que es esa temperatura en la que la masa de ese objeto empieza a derretirse, por así decirlo, ¿vale? A esta temperatura, el estado sólido y el estado líquido de la sustancia coexisten, o sea, estamos ahí como en el equilibrio, ¿de acuerdo? 00:25:11
cuanto suba o baje un grado, pues ya pasaré a líquido por completo o me volveré sólido por completo. 00:25:34
El punto de fusión, que ya he comentado hace un segundito, va a depender en gran medida de la presión, ¿vale? 00:25:43
Si yo varío la presión, el punto de fusión también va a variar. 00:25:55
tiene el mismo valor que el punto de congelación de un líquido, 00:26:00
que es la temperatura a la que la sustancia cambia de estado líquido a sólido. 00:26:06
O sea, nada más que ahora voy al revés, vendría como hacia atrás. 00:26:12
Veremos más adelante que esto también es importante. 00:26:19
Y cuando veamos ese relieve de los gases, lo que acabamos de decir de la presión, 00:26:22
pues va a ser tremendamente importante. 00:26:26
El principio de una ola ya de presión, para que se haga la comida más rápido, 00:26:28
es que si yo mantengo el volumen constante, o sea, esa olla está cerrada, no se puede escapar nada, 00:26:33
y yo subo mucho la temperatura, pues aumenta mucho la presión del líquido que hay dentro 00:26:38
y la comida se cocina mucho más rápido, ¿vale? 00:26:45
Pues hasta un tercio o la mitad de tiempo que cociéndolo al aire libre, por así decirlo, 00:26:49
sin esa tapa hermética, ¿vale? Lo veremos más adelante. 00:26:56
Ahora estamos poniendo, pues eso, estos conceptos generales para que luego sepamos de qué me habla más adelante en la ley de los gasos. 00:27:01
Bueno, igual que hemos hablado del punto de fusión, podríamos hablar del punto de evolución, de evolución, que es cuando paso de líquido a gas, ¿vale? 00:27:09
Paso de estado líquido a estado gaseoso. 00:27:20
Vamos a ver, para ciertas sustancias más comunes, pues dónde estarían estos puntos de fusión y puntos de evolución. 00:27:26
Por ejemplo, en el agua, ya lo hemos visto antes, el punto de fusión son 0 grados centígrados. Por debajo de 0 grados centígrados me congelo, por encima me licúo. Y el punto de ebullición era en 100 grados centígrados. Por encima de 100 grados centígrados se evapora, por debajo de 100 grados centígrados se licúa a través del agua. 00:27:33
Pues imaginaos en estas otras sustancias cómo cambia esto 00:27:55
Fijaos, el hierro, para fundir el hierro necesito 1539 grados centígrados 00:28:04
Y dice, bueno, pues ya el hierro se defunde, pero nada más 00:28:09
Pues no, podríamos hacer que además se evaporase 00:28:13
Pero necesito ya 2740 grados centígrados 00:28:18
sería mucha energía la que tendríamos que aplicar ahí para conseguir 00:28:22
que se funda y después se evapore ese hierro 00:28:28
mirad, la historia está 00:28:32
en la densidad de uno y otro, la densidad del agua es de un gramo 00:28:35
por centímetro cúbico, mientras que la de hierro es de 7,8 00:28:39
gramos por centímetro cúbico, o sea que es casi 8 veces 00:28:44
más denso el hierro que el agua, porque se tiene 00:28:48
esos puntos de fusión y evolución tan distintos 00:28:51
mirad por ejemplo aquí abajo 00:28:54
con la sal común, me dicen que el punto de fusión 00:28:57
sería a 801 grados 00:29:00
y el punto de evolución a 1413 grados 00:29:03
la densidad entre el agua normal 00:29:07
y el agua salada, esa sal son 00:29:10
pues de un poco más del doble 00:29:11
¿para qué nos sirve esto en el día a día? 00:29:15
pues habréis visto muchas veces que cuando nieva o va a helar 00:29:19
cogen y echan sal en las carreteras 00:29:23
o echan salmuera, que es agua con sal 00:29:25
¿qué pretenden hacer con eso? 00:29:29
pues eso, subir el punto de congelación 00:29:32
que se haga mucho más alto 00:29:35
que en vez de a cero grados 00:29:38
pues necesitemos bastantes más grados negativos 00:29:42
para que se funda la sal, ¿vale? 00:29:50
En este caso, pues el agua salada que echan en la salmuera, pues se congele, ¿de acuerdo? 00:29:55
No sería la relación de estos 800 grados que nos pone aquí, 00:30:03
porque aquí sería la sal común como tal, con grado de sal, 00:30:08
pero sí que me ayudaría al derretirse y crear esa película de agua salada 00:30:11
a que aumente mucho más o baje mucho más su temperatura de fusión, ¿vale? 00:30:16
O sea, necesite muchos más grados negativos para que se pueda congelar ese agua. 00:30:28
Se ha creado esa peliquita de agua que se ha quedado en la carretera 00:30:34
al fundirse ese agua con sal o esa salmuera que he echado directamente, ¿vale? 00:30:37
pues ya tenemos aquí una aplicación directa 00:30:41
de esas temperaturas de 00:30:44
en este caso 00:30:46
de fusión 00:30:47
bueno 00:30:48
¿qué tal vamos hasta aquí? 00:30:50
bien 00:30:55
bien, bien 00:30:55
este tema ya vais viendo 00:30:56
que va a ser durillo 00:30:59
si, vamos bien 00:31:01
tiene mucha tela, va a tener muchas 00:31:03
y tendremos que mezclar 00:31:05
matemáticas con ello, ¿vale? 00:31:08
entonces he querido ir despacito 00:31:10
y resumiendo todo lo que he podido 00:31:13
porque tiene mucha tela 00:31:15
este tema nos han metido 00:31:16
toda la química 00:31:19
de un plumazo 00:31:19
bueno, vamos a ir como siempre 00:31:22
intentando quedarnos con las cosas 00:31:25
que sean más útiles 00:31:26
y así que nos resulte 00:31:28
un poco más llevadero 00:31:30
y luego también es verdad que es más 00:31:31
entretenido, tener ejercicios para hacer 00:31:34
no es tanto tan memorístico 00:31:36
hay muchas cosas que las puedo razonar 00:31:39
Bueno, seguimos con esa teoría cinético-molecular. Esta teoría la propuso inicialmente este señor, Boyle, y empieza a desarrollarse en el siglo XIX. Tiene como precursores anteriores a él, pues, a Clausius, a Maxwell, a Goldman, ¿vale? 00:31:40
¿Y a qué se refiere esta teoría genético-molecular? Pues, en principio, a cómo se comportan los gases. Luego se vio que las propiedades que se cumplían en los gases se podían extender a otras sustancias. 00:32:02
y se basa principalmente en la idea de que todos se comportan de modo similar 00:32:19
en cuanto a su movimiento cuando los estudiamos en forma de partículas 00:32:27
y por tanto puedo generalizar las propiedades que encuentre de ellos, 00:32:33
que es algo muy interesante y no tiene que estudiarlos uno a uno. 00:32:41
Vamos a ver cuáles son los principales enunciados 00:32:43
o las principales reglas de esta teoría cinética molecular 00:32:48
Pues la primera, que los gases están formados por partículas 00:32:51
bien las piense como moléculas o como átomos 00:32:56
y estas partículas están en continuo movimiento 00:33:00
y estos movimientos son aleatorios, van andando ahí como bandazos de un lado para otro 00:33:05
lo que sí que ocurre es que esos movimientos y esos desplazamientos 00:33:09
siempre los hacen en línea recta 00:33:15
empiezan a variar sus trayectorias de esas líneas rectas 00:33:18
pues cuando se chocan entre sí o chocan con las paredes del recipiente 00:33:22
en las que las tengo contenidas 00:33:26
estos choques que se producen son elásticos 00:33:28
es decir, que cada vez que se produce un choque 00:33:31
se va a generar energía en una de las partículas 00:33:36
lo que una gana la otra pierde 00:33:39
es como una pelota de goma que choca contra una pared 00:33:42
la resistencia que ofrece la pared 00:33:45
hace que la pelota de goma 00:33:49
acumule energía elástica y rebote 00:33:51
pues aquí pasaría algo parecido 00:33:54
pero la energía cinética media 00:33:56
que hay entre esas dos partículas que han chocado 00:34:00
siempre va a ser constante 00:34:02
¿vale? o sea, lo que acabamos de decir 00:34:04
siempre lo que una de las partículas 00:34:08
pierde, la otra lo gana, entonces 00:34:11
la media de la energía de las dos siempre tiene que ser 00:34:13
la misma, como si dijésemos, bueno pues lo que 00:34:17
voy a ganar en el siguiente examen de mates 00:34:19
lo pierdo en ciencias, porque le 00:34:22
voy a dedicar parte del tiempo de ciencias 00:34:25
a las mates y resulta que entonces termino con la misma 00:34:29
nota media que acabé en el primer cuatrimestre 00:34:31
Que tuvo mejor nota en ciencias y peor en mates. 00:34:34
Pues es lo que estaría ocurriendo aquí. 00:34:38
Espero que a nosotros no nos ocurra eso. 00:34:41
Que ganemos nota en las dos. 00:34:44
Que ganen energía las dos asignaturas. 00:34:45
Bueno, las moléculas de un gas se encuentran separadas entre sí 00:34:48
por distancias mucho mayores que el tamaño que ellas tienen como molécula. 00:34:53
Por lo que el volumen que realmente están ocupando esas moléculas 00:35:00
es mucho más pequeño que lo que ocuparía la sustancia que forman, ¿vale? 00:35:04
Porque entre medias de ellas, pues, hay mucho espacio, ¿de acuerdo? 00:35:13
Entonces, la mayor parte del volumen, nos quedaríamos aquí como idea principal, 00:35:19
está ocupado por un gas que está, o podemos decir que está vacío. 00:35:24
las fuerzas atractivas que hay entre las moléculas 00:35:29
se llaman fuerzas intermoleculares 00:35:34
se pueden considerar que son prácticamente despreciables 00:35:36
o sea, no tienen casi atracción entre unas y otras 00:35:41
por lo tanto, las moléculas de un gas 00:35:44
se mueven independientemente unas de otras 00:35:47
no influye para nada el que tengan más cerca o más lejos 00:35:49
a otra molécula 00:35:53
no si lo pensamos con sólidos, por ejemplo, que la Tierra 00:35:54
pues al ser tan grande nos atrae con una fuerza de gravedad 00:35:58
grande, para que no nos 00:36:01
vayamos flotando al espacio 00:36:04
entre las moléculas se podría decir, entre las de gas que estamos hablando 00:36:06
se podría decir que no hay estas fuerzas de atracción 00:36:10
la temperatura 00:36:12
absoluta, acordaos, en grados Kelvin 00:36:16
siempre va a ser proporcional 00:36:19
a la energía cinética media que tengan las moléculas 00:36:22
o sea, esa energía cinética 00:36:25
que va a depender de su masa y de la velocidad a la que se esté moviendo. 00:36:27
Habréis visto alguna vez, aunque haya sido en algún concurso de televisión, 00:36:32
que la energía cinética es esta funcional. 00:36:37
Un medio de la masa por el volumen al cuadrado. 00:36:39
Es la mitad del resultado de multiplicar la masa de la molécula 00:36:42
por la velocidad al cuadrado con la que se está moviendo. 00:36:47
Y esto siempre tengo esta proporción. La presión ejercida por un gas va a ser siempre proporcional al número de choques por unidad de superficie de las moléculas de ese gas contra las paredes del recipiente en el que esté contenido. 00:36:51
entonces, imaginaos 00:37:14
la olla a presión que decíamos antes 00:37:18
cuando nosotros calentábamos la olla esa 00:37:20
decíamos que la velocidad de las partículas 00:37:24
que estaban contenidas dentro aumentaba muchísimo 00:37:27
porque acumulaban energía cinética 00:37:30
y hemos estado diciendo ahora que esa energía cinética 00:37:33
es directamente proporcional a la presión que se acumula también 00:37:35
o sea que si yo pongo la olla 00:37:39
a calentar 00:37:42
a medida que va acogiendo temperatura, el líquido, el gas que hay dentro 00:37:44
del vapor que se va generando desde el líquido del agua, pues va aumentando muchísimo. 00:37:48
Bueno, como decía antes, esto que hemos visto y estas propiedades que hemos visto 00:37:54
para los gases se pueden extender también a los óleos y líquidos, ¿vale? 00:37:59
Guardando las debidas proporciones con el tipo de sustancia que sea en cada momento. 00:38:06
bueno, me dice aquí a continuación que en una sustancia gaseosa 00:38:10
hemos dicho que las fuerzas entre moléculas son insignificantes 00:38:19
son prácticamente despreciables y por tanto no influyen en el movimiento que tengan 00:38:22
sin embargo, si yo enfrío un gas 00:38:29
al enfriarse van perdiendo velocidad sus moléculas 00:38:36
lo que hace que las fuerzas que hay entre las moléculas aumenten 00:38:41
Y vaya dando como resultado que las moléculas dejen de moverse independientemente y aleatoriamente y se empiecen como a compactar. Cuando esa temperatura es lo suficientemente baja, esas moléculas están más próximas y a pesar de no moverse independientemente siguen teniendo suficiente energía cinética para poder desplazarse unas respecto a otras, pero ya muy lentamente. 00:38:46
¿Qué ocurre en este caso? Pues que el gas empieza a licuar, empieza a pasar de estado gaseoso a estado líquido y si sigo disminuyendo la temperatura, pues las fuerzas entre moléculas empiezan a aumentar, las moléculas empiezan a moverse menos, más despacito y ¿qué ocurre? Que terminan solidificándose. 00:39:14
Esto sería un poco el esquema este que he puesto aquí. 00:39:41
Cuando estoy en estado gaseoso, mucha distancia entre moléculas, se van a estar moviendo mucho. 00:39:44
Si lo enfrío, pues empiezan a juntarse, se vuelve en estado líquido y si lo sigo enfriando, termina volviéndose estado sólido. 00:39:52
Si hago el proceso al revés, tengo algo sólido, lo empiezo a calentar mucho, pues se termina volviendo líquido. 00:40:02
cuando alcanza ese punto de fusión y termina volviéndose gas cuando alcanza ese punto de ebullición que llamamos antes. 00:40:09
Entonces puedo pensar este esquema en dirección directa de izquierda a derecha o inversa cuando lo pienso de derecha a izquierda. 00:40:18
Y eso se está produciendo por esa energía cinética que tienen las moléculas debido a su masa y su movimiento 00:40:29
que yo la puedo alterar con la temperatura 00:40:37
¿vale? 00:40:40
bueno 00:40:42
pues resumen 00:40:43
de todo esto que hemos visto 00:40:46
de esta teoría cinético-molecular 00:40:47
pues que cuando estoy en estado 00:40:49
sólido 00:40:52
las partículas que están unidas 00:40:52
están unidas por grandes fuerzas 00:40:55
eso es lo que hace que se junten 00:40:57
los movimientos 00:41:00
que se producen ya solo son 00:41:02
de vibración, no hay desplazamientos 00:41:03
como antes 00:41:06
y al aumentar la temperatura lo que hago es conseguir que aumente la vibración 00:41:07
y que el sólido se dilate. 00:41:11
Si lo aumento muchísimo se dilata tanto que se vuelve líquido. 00:41:15
Si estoy en estado líquido, las partículas están unidas por fuerzas más débiles 00:41:18
que antes en el estado sólido. 00:41:23
Además de vibrar las partículas, también pueden trasladarse y rotar, o sea, girar. 00:41:26
esto les permite que cuando estoy en el estado sólido 00:41:31
se adapten a la forma del recipiente que los contiene 00:41:37
esa mancha que antes vamos a decir que era rígida 00:41:41
ahora se puede adaptar a ese recipiente en el que lo estoy conteniendo 00:41:44
pero siguen siendo poco comprensibles 00:41:50
yo no podría comprimir ese líquido 00:41:55
porque todavía tiene mucha fuerza entre las partículas 00:41:58
Ahora, voy al estado gaseoso. La fuerza que hay entre las partículas es prácticamente nula, como que no influye en unas a otras. El movimiento que tienen las partículas es totalmente libre y aleatorio. 00:42:03
la distancia que hay entre las partículas 00:42:16
es mucho mayor que en el líquido 00:42:19
y por supuesto que en el sólido 00:42:23
¿qué me permite? pues que ahora sí que pueda 00:42:25
comprimir y expandir muy fácilmente 00:42:29
ese gas ¿vale? ponemos 00:42:32
como un ejemplo 00:42:35
el aire por ejemplo en un compresor o el aire que llevamos en las ruedas 00:42:36
de nuestros coches ¿vale? 00:42:41
lo hemos podido comprimir para meterlo dentro de la red 00:42:43
aplicándole una cierta presión con esa máquina, con ese compresor 00:42:47
pero podemos llevar eso también a las botellas de butano 00:42:51
las botellas de butano están a una alta presión 00:42:55
de hecho el butano dentro de la botella 00:42:59
está en estado líquido, si muevo la botella oigo como se mueve 00:43:03
ese líquido, ahora si abro la coleta 00:43:07
pues tiende a volver a su estado gaseoso 00:43:10
cuando vuelve a su estado gaseoso 00:43:15
ocupa todo el volumen de la habitación 00:43:17
aunque antes estuviese metido en una botelita de 5 litros 00:43:19
¿qué ha ocurrido? 00:43:22
pues que al perder presión 00:43:24
se expande 00:43:27
si yo le aplico presión 00:43:29
le puedo comprimir 00:43:31
¿vale? 00:43:32
entonces volvemos a ver otra vez aquí 00:43:34
el efecto ese de la olla a presión 00:43:36
si yo abro la espoleta de la olla 00:43:38
el gas que hay comprimido dentro de la evaporación del agua 00:43:40
sale pues con una presión enorme 00:43:45
y se expande por toda la cocina 00:43:47
para yo tenerle contenido dentro de la olla 00:43:49
tengo que aumentar la presión 00:43:52
al subirle la temperatura 00:43:54
y no se sale del recipiente de la olla 00:43:57
lo que hace es que las partículas se están moviendo 00:44:00
tanto, tanto, tanto, tanto, tanto 00:44:03
que genera tanto calor en los alimentos que estoy intentando cocer 00:44:04
que se cuecen mucho más rápido. Ese es el efecto de la olla a presión, ¿vale? 00:44:07
Pues esto sería el resumen de toda esta parte 00:44:12
de la genética molecular, ¿vale? 00:44:15
Vamos a cortar aquí para no mezclar con la ley de los gases 00:44:20
echad un ojito a esto y para el próximo día pues 00:44:23
a ver si podéis echar un ojo también a estas leyes 00:44:27
de los gases porque hay unas formulitas ahí que tenemos que ir 00:44:31
entendiendo, según en qué teoría 00:44:35
estemos, que en realidad 00:44:39
todas vienen de una fórmula general 00:44:41
de la ley general de los gases. Ya lo explicaré, pero que os vayan 00:44:44
sonando. Id mirando los ejemplos que os he puesto después 00:44:48
porque serían un ejemplo de los problemas que luego me van a 00:44:51
proponer. Ya os he puesto los problemas de esta 00:44:54
primera parte, o sea, que lo podéis ir pensando si queréis. 00:44:57
¿Vale? Pero sería bueno que, aunque sea 00:45:00
un vistacillo de leerlo un par de veces 00:45:03
para que os suene, lo hicieseis 00:45:06
para que así el lunes que viene 00:45:08
pues no nos suene tan a chino 00:45:09
y no os desesperéis 00:45:11
pensando, madre mía las fórmulas que aparecen 00:45:13
aquí, esto es una locura 00:45:16
porque realmente es la misma fórmula 00:45:18
que la vamos 00:45:20
digamos 00:45:21
utilizando de una manera 00:45:23
u otra según las condiciones que nos encontremos 00:45:26
¿vale? 00:45:28
¿de acuerdo? 00:45:31
Muy bien, de acuerdo 00:45:31
Vale, de acuerdo 00:45:33
Lo dejamos aquí por hoy 00:45:35
Vale, de acuerdo 00:45:37
Buenas tardes 00:45:42
Hasta luego 00:45:43
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Autor/es:
Ángel Luis Sánchez Sánchez
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4 de febrero de 2025 - 12:06
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Público
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