¿Qué es la fisicoquímica?

Es la parte de la química que estudia las propiedades físicas y la estructura de la materia, las leyes de interacción química y las teorías que las gobiernan.

Ramas principales de la fisicoquímica

• Química cuántica
• Mecánica estadística
• Termodinámica
• Cinética química

Termodinámica

Es el estudio del calor, el trabajo, la energía y los cambios que estos producen en los estados de los sistemas. Se considera una ciencia macroscópica y se divide en:

• Equilibrio
• Irreversible

Propiedades termodinámicas

Son aquellos atributos físicos que se perciben por los sentidos o que pueden hacerse perceptibles mediante ciertos métodos experimentales.

Presión

Fuerza tangente (F) a una superficie dada (A). P = F/A.

• Clasificación:
  • Medibles: Aquellas a las que se les asigna un valor numérico (ej. concentración).
  • No medibles: Aquellas a las que no se les puede asignar un valor numérico.
  • Extensivas: Dependen de la cantidad de materia (ej. volumen).
  • Intensivas: No dependen de la cantidad de materia (ej. densidad).
• Unidades: SI (Pascal, Pa). Otros: psi, atm, Torr, mmHg, bar.
• Instrumentos:
  • Barómetro: Mide la presión atmosférica.
  • Manómetro: Mide la presión de fluidos en recipientes cerrados (líquidos y gases).
• Conceptos clave:
  • Presión parcial: Presión que ejercería un gas en una mezcla si estuviese solo en el recipiente.
  • Presión atmosférica: Medida por el barómetro; varía según la altura respecto al nivel del mar.
  • Presión absoluta: Presión real medida con respecto al vacío absoluto.
  • Presión de vacío: Presión menor a la atmosférica (Pabs – Patm).
  • Presión manométrica: Medida por un manómetro (Pabs – Patm).

Temperatura

Se define desde dos perspectivas:

• Microscópica: Energía promedio de cada grado de libertad en las partículas de un sistema.
• Macroscópica: Estados de los cuerpos más o menos calientes o fríos, percibidos por el tacto.

Escalas de temperatura

• SI: Kelvin (K).
• Sistema inglés: °F, R (Rankine).
• Kelvin: Escala absoluta (sin valores negativos).
• Celsius: 0°C (congelación del agua), 100°C (ebullición).
• Fahrenheit: 0°F (congelación de mezcla 50:50 agua/NH4Cl), 32°F (congelación del agua), 180°F (ebullición).
• Rankine: Escala absoluta definida midiendo °F sobre el cero absoluto.
• Cero absoluto: La temperatura más fría; inalcanzable físicamente.
• Punto triple: Temperatura donde coexisten hielo, agua líquida y vapor (0.00603 atm y 0.01°C).

Volumen y masa

• Volumen: Espacio que ocupa un cuerpo. Unidades: m³, in³, ft³, oz.
• Volumen específico: Volumen por unidad de masa (inverso de la densidad).
• Volumen molar: Volumen con respecto a la cantidad de sustancia (V/n).
• Masa vs. Peso: La masa es la cantidad de materia; el peso es la fuerza gravitacional aplicada.
• Peso específico: Peso de un volumen unitario (N/m³).
• Densidad: Masa por unidad de volumen (g/L).
• Densidad relativa: Relación entre la densidad de una sustancia y una estándar (adimensional).

Conceptos moleculares y estequiométricos

• Masa atómica promedio: Masa de un átomo respecto a un patrón.
• Mol: Cantidad de sustancia con un número de Avogadro de entidades.
• Masa molar: Masa de 1 mol de sustancia pura.
• Cantidad molar: Cantidad dividida entre la cantidad de sustancia.
• Fracción molar: Relación entre moles de un componente y el total de moles en una solución.

Sistemas termodinámicos

Parte del universo físico en estudio, confinado por una frontera.

Clasificación de sistemas

• Abierto: Intercambia materia y energía.
• Cerrado: Solo intercambia energía.
• Aislado: No intercambia ni materia ni energía.

Fronteras

• Restrictivas: Rígidas (volumen constante), impermeables (no materia), adiabáticas (no energía térmica).
• Permisivas: No rígidas (desplazables), permeables (permite materia), no adiabáticas (permite energía térmica).

Propiedades del sistema

• Homogéneo: Propiedades constantes en todo el sistema.
• Heterogéneo: Consta de dos o más fases homogéneas.
• Simple: Un solo modo de transferencia de trabajo (expansión/contracción).
• Sustancia pura: Composición química fija.
• Postulado de Gibbs: El estado de un sistema simple se determina por dos propiedades intensivas independientes.
• Función de estado: Magnitud definida al especificar el estado del sistema.
• Cambio de estado: Definido por el estado inicial y final (ΔX = Xf – Xi).
• Espontaneidad: Proceso que ocurre sin trabajo externo sobre el sistema.
• Equilibrio: Las variables de estado no cambian con el tiempo.

Etiquetas: fisicoquímica, Presión, Propiedades Termodinámicas, Sistemas Termodinámicos, Temperatura, Termodinámica