Grado 11
  1. Conceptos básicos de química  1.1. Importancia de la Química  1.2. Naturaleza y alcance de la química  1.3. leyes de la combinación química  1.3.1. Ley de conservación de la masa  1.3.2. La ley de las proporciones definidas  1.3.3. Ley de las proporciones múltiples  1.3.4. Ley de los volúmenes de gases  1.3.5. Ley de Avogadro  1.4. La teoría atómica de Dalton  1.5. Concepto de mol y masa molar  1.6. Composición porcentual  1.7. Fórmula empírica y molecular  1.8. Estequiometría y Cálculos Estequiométricos  1.9. Concepto de reactivo limitante
  2. Estructura del átomo  2.1. Descubrimiento del electrón, protón y neutrón  2.2. Modelo Atómico  2.2.1. Modelo de Thomson  2.2.2. El modelo de Rutherford  2.2.3. Modelo de Bohr  2.3. Modelo mecánico cuántico del átomo  2.4. Doble naturaleza de la materia y la radiación  2.5. El principio de incertidumbre de Heisenberg  2.6. Numeros cuánticos  2.7. Orbitales atómicos y sus formas  2.8. Configuración electrónica de los elementos  2.9. Aufbau principle  2.10. El principio de exclusión de Pauli  2.11. Regla de máxima multiplicidad de Hund  2.12. La hipótesis de De Broglie  2.13. Efecto fotoeléctrico
  3. Clasificación de elementos y periodicidad en propiedades  3.1. Desarrollo histórico de la tabla periódica  3.2. Ley Periódica Moderna y Tabla Periódica  3.3. Tendencias periódicas en propiedades  3.3.1. Radio Atómico e Iónico  3.3.2. Entalpía de ionización  3.3.3. Entalpía de ganancia de electrones  3.3.4. Electronegatividad  3.3.5. Valencia  3.3.6. Propiedades Metálicas y No Metálicas  3.3.7. Estados de oxidación  3.4. Propiedades Inusuales de los Primeros Elementos
  4. Enlace Químico y Estructura Molecular  4.1. Enfoque de Kossel-Lewis sobre el enlace químico  4.2. Enlace iónico o electrovalente  4.3. Enlace covalente y sus características  4.4. Parámetros de enlace  4.5. Teoría VSEPR  4.6. Teoría del enlace de valencia  4.7. Hibridación y sus tipos  4.8. Teoría del orbital molecular  4.8.1. Orden de enlace y estabilidad  4.9. Enlace de hidrógeno
  5. Estados de la materia  5.1. Fuerzas intermoleculares  5.2. Leyes de los gases  5.2.1. La ley de Boyle  5.2.2. La ley de Charles  5.2.3. La Ley de Avogadro  5.2.4. La ley de Dalton de las presiones parciales  5.2.5. La ley de difusión de Graham  5.3. Ecuación del Gas Ideal y Aplicaciones  5.4. Gases reales y desviaciones del comportamiento ideal  5.5. Teoría cinética molecular de los gases  5.6. Licuefacción de gases  5.7. Propiedades de los líquidos  5.8. Tensión superficial y viscosidad
  6. Thermodynamics  6.1. Sistema y entorno  6.2. Tipos de sistemas en termodinámica  6.3. Types of procedures  6.4. Primera ley de la termodinámica  6.5. Energía interna y entalpía  6.6. Capacidad calorífica y calor específico  6.7. La ley de Hess de la suma constante de calor  6.8. Entalpía de disociación de enlace  6.9. Entalpía de formación y combustión  6.10. Entalpía de disolución y neutralización  6.11. Espontaneidad y la segunda ley de la termodinámica  6.12. Energía libre de Gibbs y sus aplicaciones
  7. Equilibrio  7.1. El concepto de equilibrio  7.2. Constante de equilibrio y sus aplicaciones  7.3. El principio de Le Chatelier  7.4. Equilibrio iónico en soluciones  7.5. Teoría de Ácidos y Bases  7.5.1. Concepto de Arrhenius  7.5.2. Concepto de Bronsted-Lowry  7.5.3. Concepto de Lewis  7.6. Escala de pH y pOH  7.7. Common ion effect  7.8. Hidrólisis de sales  7.9. Sistemas tampón y su mecanismo de acción  7.10. Equilibrio de solubilidad de sales poco solubles
  8. Reacciones Redox  8.1. Oxidation and reduction concepts  8.2. Número de oxidación y sus aplicaciones  8.3. Reacciones Redox en términos de transferencia de electrones  8.4. Balanceando reacciones redox (métodos de número de oxidación y ion-electrón)  8.5. Tipos de reacciones redox  8.6. Celdas Electroquímicas y Reacciones Redox
  9. Hidrógeno  9.1. Posición del Hidrógeno en la Tabla Periódica  9.2. Isótopos de hidrógeno  9.3. Preparación de Hidrógeno  9.4. Propiedades del Hidrógeno  9.5. Hidruros y su clasificación  9.6. Agua y agua pesada  9.7. El peróxido de hidrógeno y sus propiedades  9.8. Usos del hidrógeno y sus compuestos
  10. Elementos del bloque s (metales alcalinos y alcalinotérreos)  10.1. Elementos del Grupo 1 - Propiedades y Tendencias  10.2. Elementos del Grupo 2 - Propiedades y Tendencias  10.3. Propiedades inusuales del litio y berilio  10.4. Compuestos importantes del sodio y sus usos  10.5. Compuestos importantes de magnesio y calcio
  11. Algunos elementos del bloque p  11.1. Introducción General a los Elementos del Bloque p  11.2. Elementos del Grupo 13  11.2.1. Boro y sus compuestos  11.3. Elementos del Grupo 14  11.3.1. El carbono y sus alótropos  11.3.2. Compuestos Importantes de Carbono y Silicio
  12. Química Orgánica - Algunos Principios y Técnicas Básicas  12.1. Clasificación y Nomenclatura de Compuestos Orgánicos  12.2. Representación estructural de compuestos orgánicos  12.3. Clasificación de reacciones orgánicas  12.4. Efectos Electrónicos en Química Orgánica  12.4.1. Efecto inductivo  12.4.2. Efecto de resonancia  12.4.3. Hiperconjugación  12.5. Mecanismo de reacción y especies intermedias  12.6. Purificación y análisis cualitativo de compuestos orgánicos
  13. Hidrocarburos  13.1. Hidrocarburos  13.1.1. Preparación y Propiedades de los Alquenos  13.2. Alqueno  13.2.1. Preparación y Propiedades de los Alquenos  13.2.2. Reacciones de adición electrofílica  13.3. Alquinos  13.3.1. Preparación y Propiedades de Los Alquinos  13.4. Hidrocarburos aromáticos  13.4.1. Estructura y propiedades del benceno  13.4.2. Reacciones de sustitución electrofílica del benceno
  14. Química Ambiental  14.1. Contaminación Ambiental  14.2. Contaminación atmosférica y el efecto invernadero  14.3. Contaminación del agua y métodos de tratamiento  14.4. Contaminación del suelo y sus efectos  14.5. Residuos industriales y su tratamiento  14.6. Estrategias para el control de la contaminación

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Licuefacción de gases


La licuefacción de gases es un tema fascinante en química que describe el proceso de cambio de un gas a su estado líquido. Esta transformación es importante en muchos procesos industriales, experimentos científicos y aplicaciones cotidianas como la refrigeración. En esta descripción detallada, exploraremos los principios detrás de la licuefacción de gases, los factores que la afectan, los métodos utilizados para lograrla y sus implicaciones prácticas.

Comprendiendo lo básico

Los gases son uno de los tres estados primarios de la materia, los otros dos siendo sólidos y líquidos. Las moléculas en los gases están en constante movimiento, a grandes distancias unas de otras, y ocupan el volumen de su contenedor. Licuar gases implica enfriarlos o aplicar presión para acercar las moléculas entre sí hasta que se conviertan en líquido.

Ley de los gases ideales

El comportamiento de los gases puede describirse usando la ley de los gases ideales:

PV = nRT

donde P es la presión, V es el volumen, n es el número de moles, R es la constante de gas y T es la temperatura. Esta ecuación ayuda a entender cómo los cambios en temperatura, presión y volumen pueden afectar el comportamiento de un gas.

Factores que afectan la licuefacción de gases

Presión

Aumentar la presión de un gas generalmente acerca sus moléculas. Cuando la presión es lo suficientemente alta, las fuerzas intermoleculares se vuelven significativas y el gas puede convertirse en líquido.

Ejemplo: Considera CO2 bajo presión en un contenedor cerrado. A medida que la presión aumenta, las partículas de gas se acercan y eventualmente forman dióxido de carbono líquido.

Temperatura

Reducir la temperatura de un gas disminuye la energía cinética de sus moléculas, permitiendo que las atracciones intermoleculares dominen y conduzcan a la licuefacción.

Ejemplo: Piensa en las gotas de lluvia que se forman cuando el vapor de agua en la atmósfera se enfría. Aquí, el enfriamiento reduce la velocidad de las moléculas de gas, haciendo posible que se forme un líquido.

Métodos de licuefacción de gases

Efecto Joule-Thomson

El efecto Joule-Thomson se observa cuando un gas se expande y se enfría por debajo de una cierta temperatura de inversión. Este enfriamiento puede causar que el gas se licue.

(Proceso de estrangulamiento: Expansión adiabática sin trabajo externo realizado)

Ejemplo: En criogenia, el gas nitrógeno a menudo se licua utilizando el efecto Joule–Thomson.

Expansión adiabática

Cuando un gas se expande adiabáticamente, realiza trabajo sin ganar o perder calor, causando una caída en la temperatura. Esta caída en la temperatura puede causar licuefacción.

(PV^γ = constante donde γ es el índice adiabático)

Ejemplo: El hidrógeno para combustible de cohetes se licua usando métodos de expansión adiabática.

Presión

Comprimir un gas aumenta la presión, lo que puede resultar en la licuefacción del gas, especialmente si se asiste mediante enfriamiento.

Ejemplo: En un refrigerador, los gases se comprimen, condensan y expanden en un ciclo para mantener una temperatura fría.

Ecuación de Van der Waals

La ley de los gases ideales no tiene en cuenta las fuerzas intermoleculares. La ecuación de Van der Waals incorpora estas fuerzas modificando la ecuación de gas ideal:

(P + a(n/V)^2)(V - nb) = nRT

donde a y b son constantes específicas para cada gas, que toman en cuenta las fuerzas intermoleculares y el volumen ocupado por las moléculas de gas, respectivamente. Esta ecuación proporciona un pronóstico más preciso para las condiciones de licuefacción.

Aplicaciones de los gases licuados

Usos industriales

Los gases licuados se utilizan extensamente en una variedad de industrias. Por ejemplo, el nitrógeno líquido se usa para congelar en la industria alimentaria, mientras que el oxígeno líquido es importante en la producción de acero y la atención médica.

Investigación científica

La investigación en criogenia a menudo depende de gases como el helio y el nitrógeno en forma líquida. Estos pueden alcanzar temperaturas cercanas al cero absoluto, lo cual es importante para estudios de superconductividad.

Aplicaciones domésticas y comerciales

En los sistemas modernos de refrigeración y aire acondicionado, el amoníaco y los hidrofluorocarbonos se licuan para un enfriamiento efectivo.

Conclusión

La licuefacción de gases es importante para una amplia gama de aplicaciones, desde procesos industriales hasta investigación científica. Comprender los principios básicos como los cambios en presión y temperatura, y métodos como el efecto Joule-Thomson, permite que los gases se manipulen y utilicen eficientemente en su forma líquida. Este conocimiento no solo es importante en círculos académicos, sino que también tiene un profundo impacto en la vida cotidiana.


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