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(Paso #10) Web - C. Estados de la Materia [1] 

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(Paso #10) Web - C. Estados de la Materia [1] 

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(Paso #10) Web - C. Estados de la Materia [2]

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(Paso #10) Web - C. Estados de la Materia [2]

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1- Los distintos cambios en la materia

Cuando un cuerpo, por acción del calor o del frío pasa de un estado a otro, decimos que ha cambiado de estado. Por ejemplo, en el caso del agua, cuando hace calor, el hielo se derrite y si calentamos agua líquida vemos que se evapora. El resto de las sustancias también puede cambiar de estado si se modifican las condiciones en que se encuentran. Además de la temperatura, también la presión influye en el estado en que se encuentran las sustancias.

Los cambios en la materia son:

- Fusión
- Vaporización
- Cristalización
- Solidificación
- Sublimación
- Condensación

1.1- Fusión
Si se calienta un sólido, llega un momento en que se transforma en líquido. Este proceso recibe el nombre de fusión. El punto de fusión es la temperatura que debe alcanzar una sustancia sólida para fundirse. Cada sustancia posee un punto de fusión característico. Por ejemplo, el punto de fusión del agua pura es 0 °C a la presión atmosférica normal.

1.2- Vaporización
Si calentamos un líquido, se transforma en gas. Este proceso recibe el nombre de vaporización o evaporación. Cuando la vaporización tiene lugar en toda la masa de líquido, formándose burbujas de vapor en su interior, se denomina ebullición. También la temperatura de ebullición es característica de cada sustancia y se denomina punto de ebullición. El punto de ebullición del agua es 100 °C a la presión atmosférica normal.

1.3- Cristalización
La cristalización o sublimación inversa (regresiva) es el cambio de la materia del estado gaseoso al estado sólido de manera directa, es decir, sin pasar por el estado líquido.

1.4- Solidificación
En la solidificación se produce el cambio de estado de la materia de líquido a sólido, debido a una disminución en la temperatura. Este proceso es inverso a la fusión. El mejor ejemplo de este cambio es cuando metes al congelador un vaso de agua. Al dejarlo por unas horas ahí el agua se transforma en hielo (líquido a sólido), debido a la baja temperatura.

1.5- Sublimación
La sublimación o volatilización, es el proceso que consiste en el cambio de estado de la materia sólida al estado gaseoso sin pasar por el estado líquido. Al proceso inverso se le denomina sublimación inversa; es decir, el paso directo del estado gaseoso al estado sólido. Un ejemplo clásico de sustancia capaz de sublimarse es el hielo seco.

1.6- Condensación
La condensación, es el cambio de estado que se produce en una sustancia al pasar del estado gaseoso al estado líquido. La temperatura a la que ocurre esta transformación se llama punto de condensación.

En el estado sólido las partículas están ordenadas y se mueven oscilando alrededor de sus posiciones. A medida que calentamos el agua, las partículas ganan energía y se mueven más deprisa, pero conservan sus posiciones.

Cuando la temperatura alcanza el punto de fusión (0ºC) la velocidad de las partículas es lo suficientemente alta para que algunas de ellas puedan vencer las fuerzas de atracción del estado sólido y abandonan las posiciones fijas que ocupan. La estructura cristalina se va desmoronando poco a poco. Durante todo el proceso de fusión del hielo la temperatura se mantiene constante.

En el estado líquido las partículas están muy próximas, moviéndose con libertad y de forma desordenada. A medida que calentamos el líquido, las partículas se mueven más rápido y la temperatura aumenta. En la superficie del líquido se da el proceso de vaporización, algunas partículas tienen la suficiente energía para escapar. Si la temperatura aumenta, el número de partículas que se escapan es mayor, es decir, el líquido se evapora más rápidamente.

Cuando la temperatura del líquido alcanza el punto de ebullición, la velocidad con que se mueven las partículas es tan alta que el proceso de vaporización, además de darse en la superficie, se produce en cualquier punto del interior, formándose las típicas burbujas de vapor de agua, que suben a la superficie. En este punto la energía comunicada por la llama se invierte en lanzar a las partículas al estado gaseoso, y la temperatura del líquido no cambia (100ºC).

En el estado de vapor, las partículas de agua se mueven libremente, ocupando mucho más espacio que en estado líquido. Si calentamos el vapor de agua, la energía la absorben las partículas y ganan velocidad, por lo tanto la temperatura sube.

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1- Los distintos cambios en la materia Cuando un cuerpo, por acción del calor o del frío pasa de un estado a otro, decimos que ha cambiado de estado. Por ejemplo, en el caso del agua, cuando hace calor, el hielo se derrite y si calentamos agua líquida vemos que se evapora.

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(Paso #10) Video - C. Estados de la Materia [3]

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(Paso #10) Video - C. Estados de la Materia [3]

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Los CAMBIOS DE ESTADO DE LA MATERIA explicados (con ejemplos)⚛️

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(Paso #10) Imagen - C. Estados de la Materia [4]

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(Paso #10) Imagen - C. Estados de la Materia [5]

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(Paso #10) Imagen - C. Estados de la Materia [6]

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(Paso #10) GIF - C. Estados de la Materia [7]

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(Paso #11) Video - C. Estados de la Materia [1]

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(Paso #11) Video - C. Estados de la Materia [1]

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LOS ESTADOS DE LA MATERIA Y SUS CAMBIOS. Sólido, líquido y gaseoso | Vídeos Educativos para niños

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(Paso #11) Web - C. Estados de la Materia [2]

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Materia es todo aquello que nos rodea que tiene masa y peso, que ocupa un lugar en el espacio, que es perceptible por alguno de nuestros sentidos y que se opone a cambiar de posición, es decir, que tiene inercia.

El entorno que nos rodea está compuesto de materia. Gracias a nuestros sentidos somos capaces de reconocer o percibir varios tipos de materia. Algunos de ellos son fácilmente reconocibles como por ejemplo una moneda, la cual la podemos ver, tocar y por tanto reconocer con bastante facilidad, pero hay otros que no podemos percibir con la misma facilidad, como por ejemplo, el aire.

La materia está formada por cientos de partículas elementales que se acoplan entre sí para formar átomos que se unen a su vez para formar las moléculas, las cuales están sometidas a dos fuerzas antagónicas, que son cohesión y repulsión. Debido a estas fuerzas y al predominio de una sobre la otra hace que la materia esté presente en tres formas: líquido, sólido y gaseoso, conocidas con el nombre de " estados de la materia".

Síguelo paso a paso en este vídeo:

Estados de la materia

Tiene forma y volumen definido, debido a que la fuerza de atracción es mayor que la de repulsión

Tiene volumen definido pero forma variable ya que depende del recipiente que lo contenga. Hay equilibrio entre sus fuerzas de atracción y repulsión.

No tiene ni forma ni volumen definido ya que su fuerza de repulsión es mucho mayor que la de atracción.

En la naturaleza podemos observar cambios de la materia de manera frecuente, como el tan conocido caso del agua, que puede encontrarse en forma sólida, líquida y gaseosa. Los cuerpos cambian de un estado a otro debido al efecto que produce sobre él la temperatura y la presión, ya sea aumentando o disminuyendo dichos factores.

De manera general y más visual podemos comprender los distintos cambios de estado por los que puede pasar la materia:

1. Cambios de estado progresivos: Se producen cuando aumentamos la temperatura de los cuerpos mediante la aplicación de calor, como son: fusión, evaporación y sublimación directa.

Fusión: Es el paso del estado sólido al estado líquido mediante la aplicación de calor. La temperatura a la que se produce dicho proceso depende de cada sustancia, denominándose a dicha temperatura "Punto de Fusión". En el caso del oro,por ejemplo, es 1064º C mientras que en el caso del hielo es de 0º C.

Evaporación o Vaporización: Es el paso de una sustancia en estado líquido a gas. Este proceso puede ocurrir a temperatura ambiente, pasando únicamente las partículas de la superficie al estado gaseoso. Si se aplica calor tanto las partículas de la superficie cómo las del interior podrán pasar al estado gaseoso. La temperatura necesaria para alcanzar dicho punto se denomina "Punto de Ebullición" y es característica de cada sustancia. Para el caso de la plata es de 2162 ºC, mientras que en el caso del agua es de solamente 100 ºC.
En un laboratorio correctamente adaptado hay diversas maneras para realizar dicho proceso. Una de ellas es mediante el REFLUJO, donde con una placa calefactora, aumentamos la temperatura de la sustancia en estado líquido, hasta alcanzar su punto de ebullición. A dicha temperatura comienza a producirse vapor que asciende por la columna y podemos posteriormente condensarlo de nuevo para recogerlo si nos interesa.

Sublimación directa: Es el paso del estado sólido a gas por un aumento de la temperatura. En la naturaleza hay algunas sustancias que pueden sufrir dicha transformación como por ejemplo el yodo metálico, el azufre, el hielo seco o el ácido benzoico entre otros.Si estudiamos el caso del hielo seco (CO₂) en el laboratorio, vemos que la transformación es inmediata cuando le añadimos unas gotas de etanol.
Industrialmente este proceso se puede realizar de manera rápida y efectiva, gracias al "liofilizador".

Con la LIOFILIZACIÓN podemos eliminar el agua presente en disoluciones debido a las condiciones de baja presión y de baja temperatura que nos facilita el equipo. El agua presente se elimina por congelación y posterior sublimación del hielo. Al suministrar calor el hielo pasa de su fase sólida a la gaseosa sin alcanzar el punto de ebullición del agua y por tanto sin pasar por la fase líquida.

2. Cambios de estado regresivos: Son aquellos que se producen cuando la temperatura de los cuerpos disminuye, es decir, se enfrían, tales como: solidificación, condensación y sublimación regresiva.

Solidificación: Es el paso de una sustancia desde el estado líquido al estado sólido. Para que este proceso ocurra, la sustancia debe alcanzar una temperatura determinada conocida como "Punto de solidificación" y, debido a que este proceso es inverso al de fusión, coincide con la temperatura del Punto de Fusión. En nuestras vidas cotidianas vemos en ocasiones dicho proceso con el agua, que se forma hielo cuando disminuimos su temperatura. Pero en el laboratorio podemos realizar multitud de solidificaciones, la más conocida es la CRISTALIZACIÓN.
La cristalización es una técnica muy empleada en el laboratorio para purificar sustancias que normalmente contienen impurezas. Una sustancia que cristaliza fácilmente es el KH ₂PO ₄ (fosfato monopotásico) tras realizar una solución saturada de dicho compuesto con agua caliente.

Cristalización del KH2PO4

Se realiza una solución saturada de aproximadamente 3,5g de Fosfato monopotásico en 20mL de agua caliente.

Tras la completa disolución de la mezcla y sin esperar que se enfríe se vierte sobre el recipiente.

La solución saturada comienza a ascender por absorción por el papel y a medida que se enfría se produce la cristalización adquiriendo la tonalidad verde debido a la tinta usada previamente en el papel.

La cristalización finaliza cuando se ha consumido toda la solución de Fosfato monopotásico.

Condensación: Es el paso de gas a líquido debido a una disminución de la temperatura. La temperatura a la que ocurre esta transformación se conoce como "Punto de condensación" y corresponde con el Punto de Ebullición ya que dicho proceso es inverso al de evaporación.En el laboratorio normalmente se obtiene este paso de fase gracias a la realización de un montaje con una columna de fraccionamiento, las cuales son tubos de vidrio relleno de un empaquetado y se coloca entre el matriz y la cabeza de destilación.
El vapor se condensa en el relleno de la columna, volviendo a evaporarse de nuevo y condensando una vez mas en el plato superior. A continuación se le acopla un refrigerante en el que gracias al paso constante de agua fría por su alrededor conseguimos condensar el gas para poder recogerlo a su salida.

Sublimación regresiva o inversa: Es el paso del estado gas a sólido pero sin pasar por el estado líquido. Como ya hemos comentado anteriormente, hay diversos productos que pueden sublimar al ser calentados.Es el ejemplo del ácido benzoico, que si previamente tapado, lo calentamos con precaución se producen vapores en su interior del color de dicho ácido.
Si ponemos en contacto al vapor obtenido en la sublimación con una superficie fría, como una tapadera, el ácido benzoico experimenta una sublimación inversa formando cristales de elevada pureza.

Hay dos estados más en los que la materia puede encontrarse, pero no son muy conocidos. Las características que necesitan para estar presentes son muy concretas yno es posible, por ahora, la transformación de materia entre estos estados y otros. Por lo tanto, no se pueden englobar con los estados anteriores.

4. Estado plasmático: Es un estado que se caracteriza por ser muy energético y poder ser generado solamente en situaciones de temperatura muy elevada. En este estado todos los átomos están ionizados y con algunos electrones libres presentes.Es el estado más común en el universo, permite que se conduzca la electricidad pero no tiene forma ni volumen fijo. En este estado se encuentran por ejemplo los rayos, las estrellas o incluso el Sol.En nuestras vidas también está muy presente ya que este estado ha favorecido la formación de bombillas fluorescentes de bajo consumo eléctrico o las televisiones planas compuestas por los gases nobles xenón y neón.

5. Estado condensado de Bose-Einstein: Debe su nombre a Satyendra Nath Bose y Albert Einstein, quienes predijeron su existencia. Este estado solamente se da en algunos superfluídos gaseosos que son enfriados a temperaturas muy cercanas al cero absoluto (-273ºC).La principal característica de dicho estado es que una cantidad macroscópica de las partículas del material que lo componen pasan al nivel de mínima energía, denominado estado fundamental.

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Bioprofe | Química | Cambios de estado de la materia

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Materia es todo aquello que nos rodea que tiene masa y peso, que ocupa un lugar en el espacio, que es perceptible por alguno de nuestros sentidos y que se opone a cambiar de posición, es decir, que tiene inercia. El entorno que nos rodea está compuesto de materia.

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(Paso #11) Web - C. Estados de la Materia [3]

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(Paso #11) Web - C. Estados de la Materia [3]

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Cambios de estado físicos de la materia. Definición y ejemplos - Escolar - ABC Color

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Capacidad: Establece relación entre los estados y los cambios físicos de la materia a partir de experiencias sencillas.

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(Paso #11) Imagen - C. Estados de la Materia [4]

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(Paso #11) Imagen - C. Estados de la Materia [4]

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(Paso #11) Imagen - C. Estados de la Materia [5]

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(Paso #11) Imagen - C. Estados de la Materia [5]

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(Paso #11) Imagen - C. Estados de la Materia [6]

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(Paso #11) GIF - C. Estados de la Materia [7]

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(Paso #12) Imagen - C. Estados de la Materia (Fusión) [1]

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(Paso #12) Imagen - C. Estados de la Materia (Solidificación) [2]

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(Paso #12) Imagen - C. Estados de la Materia (Solidificación) [2]

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(Paso #12) Imagen - C. Estados de la Materia (Vaporización) [3]

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(Paso #12) Imagen - C. Estados de la Materia (Condensación) [4]

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(Paso #12) Imagen - C. Estados de la Materia (Condensación) [4]

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(Paso #12) Imagen - C. Estados de la Materia (Sublmación) [5]

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(Paso #12) Imagen - C. Estados de la Materia (Sublmación) [5]

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(Paso #12) Imagen - C. Estados de la Materia (Deposición) [6]

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(Paso #12) Imagen - C. Estados de la Materia (Deposición) [6]

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(Paso #12) Imagen - C. Estados de la Materia (Vaporización Ej.) [7]

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(Paso #12) Imagen - C. Estados de la Materia (Vaporización Ej.) [7]

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(Paso #12) Imagen - C. Estados de la Materia (Sublimación Ej.) [8]

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(Paso #12) Imagen - C. Estados de la Materia (Sublimación Ej.) [8]

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(Paso #12) Imagen - C. Estados de la Materia (Solidificación Ej.) [9]

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(Paso #12) Imagen - C. Estados de la Materia (Solidificación Ej.) [9]

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(Paso #13) Imagen - C. Estados de la Materia [1]

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(Paso #13) Imagen - C. Estados de la Materia [1]

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(Paso #14) Video - C. Estados de la Materia [1]

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(Paso #14) Video - C. Estados de la Materia [1]

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(Paso #14) Video - C. Estados de la Materia [2]

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(Paso #14) Video - C. Estados de la Materia [2]

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Curvas de CALENTAMIENTO:  Puntos de Fusión y Ebullición [Cambios de Estado]

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(Paso #14) Imagen - C. Estados de la Materia [3]

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(Paso #14) Imagen - C. Estados de la Materia [3]

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Definición conceptual

El diagrama de fases es la representación visual de la dependencia de la temperatura y la presión de una sustancia pura en un sistema cerrado. Explica los cambios en los estados de agregación de la materia en función de la presión y la temperatura a la cual esté sometida la sustancia.

Previamente, es aconsejable comprender a qué nos referimos con cambios en el estado de agregación. Son específicamente los cambios de estado o de fase. Cuando una sustancia es sencilla, como los fluidos moleculares, se tienen puntos de fusión y ebullición bien definidos. Mientras que, cuando las masas molares aumentan, estas temperaturas se vuelven rangos o más bien, intervalos, entre los que ocurre el cambio de fase.

Inclusive, en muchos casos, no se llega a determinadas temperaturas de cambio de fase, puesto que las sustancias se descomponen previamente. Definimos los siguientes cambios de fases que se ubicarán en los diagramas:

- Evaporación: de líquido a gas.
- Condensación: de gas a líquido.
- Sublimación: de sólido a gas.
- Sublimación inversa: de gas a sólido.
- Solidificación: de líquido a sólido.
- Fusión: de sólido a líquido.

En general, son procesos térmicos, requieren de la absorción o la entrega de energía para que ocurran, por lo que, a medida que se le agrega o se le quita energía nos iremos moviendo a lo largo del diagrama de fases para ver en qué estado de agregación se encontrará la sustancia.

Como bien sabemos, cada sustancia es única, por lo que cada sustancia tendrá su propio e inequívoco diagrama de fases. Por lo que, en cada diagrama se presentará un punto triple, donde se indica la presión y la temperatura a la cual coexisten las tres fases (sólido, líquido y gas) en equilibrio. Así mismo, se presenta un punto crítico, extremo superior en la curva del vapor o gas, este punto indica que a temperaturas mayores no puede llevarse a estado líquido más allá de continuar aumentando la presión del gas.

En general, los diagramas de fases son representados de la siguiente manera:

Aquí se observa, un esquema en donde la presión se ubica en el eje de las ordenadas y la temperatura en el eje de las abscisas. En general, también pueden colorearse las zonas para una mejor visualización. A la izquierda del gráfico la materia se encuentra en estado sólido y, a medida que se aumenta la temperatura (es decir, se incrementa la energía entregada al sistema) se observa un cambio de fase a líquido y luego, de líquido a vapor. Siempre y cuando, nos movamos por encima del punto triple. Por debajo del punto triple, el cambio de fase es directo de sólido a vapor o a la inversa según ocurra la entrega o la quita de energía.

Cada una de las curvas representadas son las curvas de equilibrio. Por ejemplo, la curva que va desde el punto triple al punto crítico es la curva de equilibrio líquido - vapor, mientras que la curva que se encuentra a la izquierda es la curva de equilibrio líquido - sólido. Por debajo se tiene el equilibrio sólido - vapor, ya que a bajas temperaturas y presiones se representa la presión de vapor del sólido. Cada una de estas curvas de equilibrio representan los cambios de fase que fueron nombrados más arriba.

El diagrama de fases representado es específicamente el diagrama de fases del agua, observando que, a presión de 1 atm, el punto de ebullición es de 100ºC (punto de ebullición normal) y la temperatura de fusión es 0ºC (punto de fusión normal). Se observa el punto crítico con una temperatura crítica de 374ºC y una presión crítica de 218 atm mientras que el punto triple, donde coexisten los tres equilibrios se da 0.00603 atm y 0.01ºC.

Además, podemos observar que, si incrementamos la presión, el punto de fusión disminuye mientras que la temperatura de ebullición aumenta, esto es así debido a las pendientes de cada una de las curvas de equilibrio.

Como mencionamos previamente, cada sustancia tiene su propio diagrama de fases, por lo que, la tendencia mencionada puede que no se replique en todos los casos de estudios ya que las pendientes de las curvas de equilibrio varían.

Autora: Candela Rocío Barbisan | Sitio: Definición ABC | Título: Diagrama de Fases | Fecha: Dic. 2021 | URL: https://www.definicionabc.com/ciencia/diagrama-fases.php

Ingeniera Química por la UNMdP, Argentina, trabaja en la gestión de activos e integridad a diversas industrias, principalmente Oil & Gas. Certificada en API 580, Risk Based Inspection, por el American Petroleum Institute. Profesora en la Facultad de Ingeniería en la UNMdP, en las cátedras de Química General I, Laboratorio de Operaciones Unitarias (4º año, Ing. Química) y Laboratorio de Reactores y Control (5º año, Ing. Química).

Temas en Diagrama de Fases

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El diagrama de fases es la representación visual de la dependencia de la temperatura y la presión de una sustancia pura en un sistema cerrado. Explica los cambios en los estados de agregación de la materia en función de la presión y la temperatura a la cual esté sometida la sustancia.

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(Paso #14) Web - C. Estados de la Materia [4]

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(Paso #14) Web - C. Estados de la Materia [4]

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Una curva de calentamiento es la representación gráfica de cómo varía la temperatura de una muestra en función del tiempo, manteniendo la presión constante y agregando calor uniformemente, es decir, a tasa constante.

Para construir una gráfica de este tipo, se van tomando parejas de valores de temperatura y tiempo, que posteriormente se grafican colocando la temperatura en el eje vertical (ordenadas) y el tiempo en el eje horizontal (abscisas).

Luego se ajusta la curva más apropiada a estos puntos experimentales y finalmente se obtiene una gráfica de la temperatura T como función del tiempo t: T (t).

¿En qué consiste la curva de calentamiento?

A medida que se calienta, una sustancia va atravesando sucesivamente diversos estados: de ser sólido puede pasar a vapor, casi siempre pasando por el estado líquido. A estos procesos se los denomina cambios de estado, en los cuales la muestra va incrementando su energía interna mientras se le agrega calor, tal como señala la teoría cinético molecular.

Al añadir calor a una muestra existen dos posibilidades:

- La sustancia aumenta su temperatura, en vista de que sus partículas se agitan con mayor intensidad.

- El material está pasando por un cambio de fase, en el cual la temperatura se mantiene constante. Añadir calor tiene el efecto de debilitar en cierta medida las fuerzas que mantienen cohesionadas a las partículas, por esto es fácil pasar de hielo a agua líquida, por ejemplo.

En la figura 2 se muestran los cuatro estados de la materia: sólido, líquido, gas y plasma, y los nombres de los procesos que permiten la transición entre unos y otros. Las flechas indican el sentido del proceso.

-Cambios de estado en una sustancia

Comenzando por una muestra en estado sólido, al fundirse pasa al estado líquido, al vaporizarse pasa a convertirse en gas y mediante la ionización se convierte en plasma.

Puede que el sólido se convierta directamente en gas mediante el proceso conocido como sublimación. Hay sustancias que subliman fácilmente a temperatura ambiente. El más conocido es el CO ₂ o hielo seco, así como también el naftaleno y el yodo.

Mientras la muestra atraviesa un cambio de estado, la temperatura se mantiene constante hasta llegar al nuevo estado. Esto significa que si por ejemplo se tiene una porción de agua líquida que ha llegado a su punto de ebullición, su temperatura se mantiene constante hasta que todo el agua se haya convertido en vapor.

Por tal razón se espera que la curva de calentamiento esté compuesta de una combinación de tramos crecientes y tramos horizontales, donde estos últimos corresponden a los cambios fase. En la figura 3 se muestra una de estas curvas para una sustancia dada.

Interpretación de la curva de calentamiento

En los intervalos de crecimiento ab, cd y ef la sustancia se encuentra como sólido, líquido y gas respectivamente. En estas regiones la energía cinética se incrementa y con ella la temperatura.

Mientras que en bc está cambiando su estado de sólido a líquido, por lo tanto las dos fases coexisten. Así sucede en el tramo de, en que la muestra pasa de líquido a gas. Aquí está cambiando la energía potencial, y la temperatura permanece constante.

El procedimiento inverso también es posible, es decir, se puede enfriar la muestra para que adopte sucesivamente otros estados. En tal caso se habla de curva de enfriamiento.

Las curvas de calentamiento tienen el mismo aspecto general para todas las sustancias, aunque desde luego no los mismos valores numéricos. Algunas sustancias requieren más tiempo que otras en cambiar de estado, y funden y vaporizan a distintas temperaturas.

Estos puntos son conocidos respectivamente como punto de fusión y punto de ebullición, y son características propias de cada sustancia.

Por eso las curvas de calentamiento son muy útiles, puesto que indican el valor numérico de estas temperaturas para millones de sustancias que existen como sólidos y líquidos en el rango de temperaturas consideradas normales y a presión atmosférica.

¿Cómo se hace una curva de calentamiento?

En principio es muy sencillo: basta con colocar una muestra de sustancia en un recipiente provisto de un agitador, introducir un termómetro y calentar uniformemente.

Simultáneamente, al iniciar el procedimiento se activa un cronómetro y cada cierto tiempo se anotan las correspondientes parejas temperatura-tiempo.

La fuente de calor puede ser un mechero a gas, con buena velocidad de calentamiento, o bien una resistencia eléctrica que al calentarse emite calor, la cual puede conectarse a una fuente variable para conseguir distintas potencias.

Para mayor precisión hay dos técnicas muy utilizadas en el laboratorio de química:

- El análisis térmico diferencial.

- La calorimetría diferencial de barrido.

En ellas se compara la diferencia de temperatura entre la muestra bajo estudio y otra muestra de referencia con alta temperatura de fusión, casi siempre un óxido de aluminio. Con estos métodos se busca encontrar fácilmente los puntos de fusión y ebullición.

Considérese las curvas de calentamiento para el agua y para el hierro mostradas en la figura. La escala de tiempo no se muestra, sin embargo es inmediato distinguir las temperaturas de fusión para ambas sustancias que corresponden al punto B de cada gráfica: para el agua 0 º C, para el hierro 1500º C.

El agua es una sustancia universal y el rango de temperaturas necesario para ver sus cambios de estado es fácil de lograr en el laboratorio. Para el hierro se requieren temperaturas bastante más elevadas, pero tal como se indicó anteriormente, la forma de la gráfica no cambia sustancialmente.

Al calentar la muestra de hielo, de acuerdo a la gráfica nos encontramos en el punto A, a una temperatura por debajo de 0º C. Se observa que la temperatura aumenta a una tasa constante hasta llegar a 0º C.

Las moléculas de agua dentro del hielo vibran con mayor amplitud. Una vez que se llega a la temperatura de fusión (punto B), las moléculas ya pueden moverse unas delante de otras.

La energía que llega se invierte en disminuir la fuerza de atracción entre las moléculas, por eso la temperatura entre B y C permanece constante hasta todo el hielo se ha derretido.

Convirtiendo el agua en vapor

Una vez que el agua se encuentra totalmente en estado líquido, la vibración de las moléculas se incrementa de nuevo y la temperatura aumenta rápidamente entre C y D hasta el punto de ebullición en 100º C. Entre D y E la temperatura permanece en ese valor mientras la energía que llega se encarga de que toda el agua en el recipiente se vaya evaporando.

Si se logra contener todo el vapor de agua en un recipiente, puede seguirse calentando desde el punto E hasta el punto F, cuyo límite no se muestra en la gráfica.

Una muestra de hierro puede atravesar estos mismos cambios. Sin embargo, dada la naturaleza del material, los rangos de temperatura son muy diferentes.

1. Atkins, P. Principios de Química: Los Caminos del Descubrimiento. Editorial Médica Panamericana. 219-221.

2. Chung, P. Heating curves. Recobrado de: chem.libretexts.org.

3. Heating curves. Heat of Fusion and Vaporization. Recobrado de: wikipremed.com.

4. Hewitt, Paul. 2012. Conceptual Physical Science. 5 th . Ed. Pearson. 174- 180.

5. Universidad de Valladolid. Grado en Química, Recobrado de: alojamientos.uva.es.

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Curva de calentamiento: qué es, cómo se hace, ejemplos

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Una curva de calentamiento es la representación gráfica de cómo varía la temperatura de una muestra en función del tiempo, manteniendo la presión constante y agregando calor uniformemente, es decir, a tasa constante.

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(Paso #14) Imagen - C. Estado de la Materia [5]

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(Paso #14) Imagen - C. Estado de la Materia [5]

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(Paso #14) Imagen - C. Estados de la Materia [6]

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(Paso #14) Imagen - C. Estados de la Materia [6]