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MONOGRAFIAS CIENTÍFICAS
Química fundamental

APUNTES DE QUÍMICA - CONCEPTOS BÁSICOS

 

TEMPERATURA Y CALOR EN QUÍMICA

El grado o nivel térmico de los cuerpos se designa con el nombre de temperatura. Cuando un cuerpo está más caliente que otro se dice que está a más temperatura.

la quimica es calor y color

Temperatura y calor. Unidades.- . Al poner en contacto dos cuerpos a temperaturas diferentes, después de un breve espacio de tiempo se establece un equilibrio térmico en el que los dos cuerpos han adquirido la misma temperatura. La temperatura del cuerpo más caliente disminuye mientras que la del cuerpo más frió aumenta hasta que ambas temperaturas se igualan. En este proceso parece que algo pasa del cuerpo caliente al cuerpo más frió, lo que se designa con el nombre de calor. El calor es una de las formas de energía.

La medición precisa de la temperatura se realiza mediante los termómetros. El principio de los termómetros se basa en el hecho de que muchas propiedades de los cuerpos se modifican al variar su temperatura. Su propiedad más fácilmente observable es el volumen y por ello la mayoría de termómetros se basan en la observación del volumen de un líquido. La medida de la presión a volumen constante también es el fundamento de muchos termómetros de gases.

Para asignar a cada nivel térmico o temperatura un número resultado de su medición hacen falta dos cosas, un cero en la escala de temperatura y una unidad o grado de temperatura. Al no conocerse al principio un cero absoluto de temperatura, esto es, un nivel térmico, el más bajo posible, se estableció arbitrariamente un cero relativo o bien se dio un valor arbitrario a un nivel térmico perfectamente conocido. A otro nivel térmico también fijo e invariable se le asignó a su vez una temperatura determinada, con lo cual quedó establecida la unidad o grado de temperatura.

Las escalas de temperaturas más importantes son la escala Kelvin (en honor de William Thomson, Lord Kelvin, que la creo en 1848 a partir del establecimiento del cero absoluto, la escala centígrada, establecida por Celsius y la de Fahrenheit.

Cuando un cuerpo absorbe calor su temperatura aumenta, a menos que se produzcan en el mismo algunas transformaciones. El aumento de temperatura depende del calor absorbido, de la naturaleza del cuerpo y de su masa. Esto permite definir la unidad de calor que en el sistema métrico es la caloría. La caloría (cal) es la cantidad de calor necesario para elevar en 1 ºC. la temperatura de 1 gramo. de agua. Esta cantidad de calor varía un poco según la temperatura inicial del agua y por ello se tomó el intervalo entre 14,5 º y 15,5 º. Hoy se establece la Caloría definida que es igual a la cantidad de calor equivalente a 4,1840 joules absolutos.

Mezclas y disoluciones. Substancia pura.- La materia puede presentarse en dos formas distintas, homogénea y heterogénea, según que sea completamente uniforme, esto es que sus propiedades y composición sean las mismas en cualquier punto de la misma o bien que esté formada por dos o más porciones diferentes, separadas por superficies - definidas a través de las cuales las propiedades cambian bruscamente. Un material heterogéneo es una mezcla y cada porción homogénea de la misma constituye, desde el punto de vista químico, una fase. Cada fase de una mezcla presenta sus propiedades características y, en general, pueden separarse unas de otras por medios mecánicos.

Una fase homogénea de composición uniforme constituye una sustancia pura. Si una fase homogénea puede tener una composición variable se denomina disolución. El componente que está en mayor proporción y que generalmente es líquido se denomina disolvente y el que está en menor proporción, soluto.

La composición de cualquier mezcla heterogénea puede cambiarse en la extensión que se quiera, pero la composición de una mezcla homogénea, esto es, de una disolución, solo puede variarse, en general, entre límites definidos. Cuando una disolución está en equilibrio con el soluto puro en exceso, se denomina disolución saturada. Los componentes de una disolución pueden separarse mediante cambios de estado en sustancias puras.

Elementos y compuestos.- El enorme número de sustancias diferentes que hoy se conocen se caracterizan por su composición invariable y por tener propiedades definidas a una temperatura y presión dadas. Pero la inmensa mayoría de ellas pueden transformarse en otras más sencillas al someterlas a la acción de alguna forma de energía.

Las sustancias que no pueden descomponerse en otros cuerpos más sencillos se denominan elementos. Las sustancias formadas por dos o más elementos y que pueden descomponerse en éstos por medios químicos apropiados, se denominan compuestos.

Los compuestos, análogamente a las mezclas, están constituidos por dos o más cuerpos diferentes, pero se diferencial esencialmente de estas en los siguientes extremos :

    a) Los componentes de las mezclas pueden separarse por medios físicos, pero los constituyentes de los compuestos, no.
    b) Las mezclas tienen las propiedades de sus componentes, pero los compuestos poseen sus propiedades específicas correspondientes.
    c) las mezclas pueden existir en cualquier proporción mientras que los compuestos se forman a partir de los elementos en proporción invariable.
    d) La formación o descomposición de un compuesto va siempre acompañada de un desprendimiento o absorción de calor, mientras que para una mezcla el efecto calorífico es nulo o en todo caso, muy pequeño.

En la actualidad, el número de elementos químicos naturales o sintetizados está por encima de los 115, si bien algunos de ellos tiene pendiente su aprobación por la IUPAC, mientras el número de compuestos químicamente conocidos supera con creces los dos millones.

Por conveniencia de estudio los compuestos se clasifican en dos grupos:

    l) orgánicos, o compuestos del carbono.
    II) inorgánicos, que no contienen carbono, si bien algunos de los compuestos de este elemento se estudian en la química inorgánica (dióxido y monóxido de carbono y carbonatos).
La inmensa mayoría de los compuestos que se conocen son orgánicos y sintéticos, des cubriéndose cada año unos 50.000 nuevos compuestos.

Abundancia y distribución de los elementos.- De los más de 115 elementos actualmente conocidos, 92 de ellos son naturales y el resto han sido producidos artificialmente. De los primeros, muchos de ellos se hallan en proporción tan pequeña, que parece que existen tan solo por excepción. Unos pocos elementos como el oxígeno, nitrógeno, carbono, oro, plata y platino, entre otros pocos más, se encuentran en estado libre o sin combinarse; otros existen combinados.

Entre los elementos más abundantes en toda la tierra se encuentran el hierro (sobre todo en el interior de la tierra),el oxígeno (hidrosfera) y el silicio (litosfera).

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tema escrito por: José Antonio Hervás