Conceptes Fonamentals de Química: Mol, Estats de la Matèria i Pressió
Conceptes de Mol i Massa Molecular
El mol es defineix sovint en relació a la massa atòmica. Per exemple, una substància amb una massa atòmica 32 vegades més gran que l'àtom d'hidrogen.
Definició de Mol
La massa molecular és la massa d'una molècula.
La Matèria: Isòtops
Un isòtop és un àtom d'un element determinat que té la possibilitat de tenir un nombre diferent de neutrons.
Estats de la Matèria i Forces Intermoleculars
Quan s'estableixen enllaços intermoleculars, una substància pot passar de l'estat gasós a l'estat líquid.
Si augmentem molt la pressió, les molècules s'ajunten i disminueixen el seu volum. Això fa que s'estableixin forces intermoleculars que mantenen la substància en estat líquid.
Estat Sòlid
- Té forma i volum propis.
- No es comprimeix.
- Té més densitat que el gas (Massa/Volum). Un sòlid té més massa en el mateix volum que un gas.
Els sòlids normalment són cristal·lins.
Propietats de la Substància Pura
Una substància pura té un punt de fusió (Sòlid a Líquid) i un punt d'ebullició (Líquid a Gas) fixos i constants.
Mentre hi ha un canvi d'estat, coexisteixen els dos estats físics i la temperatura es manté constant.
Calor Específica d'una Substància
La calor específica és la quantitat de calor que necessita la unitat de massa per canviar la seva temperatura en un grau.
- Exemple: Si tenim 1 kg d'H₂O i volem augmentar la seva temperatura, hem de subministrar-li 4,18 kJ (quilojoules).
Relació entre Calor Específica i Temperatura
Com més calor específica, menys augmenta la temperatura amb la mateixa aportació de calor. A la inversa, com menys calor específica, més fàcil és augmentar la temperatura.
Durant un canvi d'estat, la temperatura és constant.
L'Experiment de Torricelli i la Pressió Atmosfèrica
Torricelli va agafar un recipient amb mercuri (líquid molt dens) i un tub d'1 metre que va omplir de mercuri (760 mm). L'aire exercia pressió sobre el mercuri del recipient.
Va calcular la pressió que feia la columna de mercuri i va determinar que 1 atmosfera equivalia a 101.300 pascals. Aquesta era la pressió atmosfèrica.
Estat Líquid: Pressió de Vapor
La pressió de vapor es produeix quan el vapor entra en contacte amb un líquid en un recipient tancat.
Aquesta pressió depèn de la temperatura: com més temperatura, més pressió de vapor.
Canvis d'Estat de la Matèria
Evaporació
És un procés lent que només afecta la part superficial. Exemples: quan la roba s'asseca o quan suem. Les molècules absorbeixen la calor de vaporització i surten del líquid.
Ebullició
Passa a tota la massa a una temperatura fixa, que és on hi ha la formació de bombolles.
Formació de Bombolles
L'aigua (H₂O) té una quantitat d'aire dissolt. Quan escalfem, les molècules d'oxigen dissoltes surten. El líquid s'evapora i, quan hi ha més temperatura, la bombolla puja (contenint aigua i gas), que és l'encarregada de portar vapor d'aigua fins a la superfície. La temperatura és fixa fins que el canvi d'estat finalitza.
Punt d'Ebullició
El punt d'ebullició és la temperatura a la qual la pressió de vapor del líquid iguala la pressió atmosfèrica.
Si la pressió és 2 vegades l'atmosfèrica, quan arriba a 100 °C no s'evapora. Per tant, el punt d'ebullició serà a una temperatura més alta.