Química física - ciencia y tecnologia.

« cinética química busca la relación entre la forma precisa en que varía la velocidad de reacción con el tiempo, y la naturaleza de las colisiones intermoleculares (quecontrolan la velocidad) implicadas en la generación de los productos de reacción.

La mayoría de las reacciones implican una serie de procesos etapa a etapa, cuya sumacorresponde a las proporciones (o estequiometría) en que se combinan los reactivos y se forman los productos.

Sin embargo, sólo una de ellas es generalmente la etapadeterminante de la velocidad (EDV), siendo las otras mucho más rápidas.

El químico físico puede deducir el mecanismo de una reacción determinando la naturaleza de laEDV a partir del análisis matemático de la cinética de la reacción, e investigando cómo afectan las condiciones de la reacción a esta etapa (por ejemplo, el disolvente, otrasespecies y la temperatura), o cómo esas condiciones generan otros procesos en la EDV. 3.3 El estado gaseoso Leyes de Boyle-Mariotte y de Charles y Gay-LussacEn 1661, Robert Boyle descubrió que, a temperatura constante, el volumen de un gas varía inversamente a su presión; esta ley delos gases fue establecida también por Edme Mariotte quince años después.

Unos cien años más tarde, un físico francés, JacquesAlexandre Charles, observó que el volumen de un gas varía proporcionalmente a su temperatura si la presión se mantiene constante;en 1802 Louis Joseph Gay-Lussac enunció también esta ley de dilatación de los gases.© Microsoft Corporation.

Reservados todos los derechos. Esta rama estudia las propiedades de los gases, en particular la ley que interrelaciona la presión, el volumen, la temperatura y la cantidad de un gas.

Esta ley se expresa enforma matemática como ecuación de estado del gas.

Para un gas ideal (o sea, un gas hipotético cuyas moléculas son infinitamente pequeñas y no ejercen fuerzas deatracción o repulsión entre ellas), la ecuación de estado tiene la fórmula simple: pV = nRT, donde p es la presión, V es el volumen, n es el número de moles de la sustancia, R es una constante y T es la temperatura absoluta (medida en kelvins).

Para los gases reales, la ecuación es más complicada, y contiene otras variables, debido al efecto de los tamaños finitos y de los campos de fuerza de las moléculas.

El análisis matemático de las ecuaciones de estado de los gases reales permite al químico físico obtenerinformación sobre los tamaños relativos de las moléculas y sobre la magnitud de las fuerzas que se ejercen entre ellas. 3.4 El estado líquido Este campo estudia las propiedades de los líquidos, en particular la presión de vapor, el punto de ebullición, el calor de evaporación, la capacidad calorífica, el volumen pormol, la viscosidad y la compresibilidad.

También estudia cómo se ven afectadas esas propiedades por la temperatura y la presión a las que son medidas, y por la naturalezaquímica de la sustancia en sí. 3.5 Disoluciones Esta rama estudia las propiedades especiales que surgen cuando una sustancia se disuelve en otra.

En particular, investiga la solubilidad de las sustancias y cómo se veafectada por la naturaleza química del soluto y del disolvente.

También estudia la conductividad eléctrica y las propiedades coligativas (punto de ebullición, punto desolidificación, presión de vapor y presión osmótica) de las disoluciones de electrólitos, que son sustancias que se disocian en iones cuando se disuelven en un disolventepolar, como el agua. 3.6 El estado sólido Difracción de rayos XLa difracción de rayos X ha sido un instrumento muy útil para entender la estructura de los sólidos.

La red de átomos en un cristalfunciona como una serie de barreras y aberturas que difractan los rayos X que lo atraviesan.

Los rayos X difractados forman undiagrama de interferencia que se puede utilizar para determinar la distancia entre los átomos del cristal.

Esta fotografía muestra eldiagrama de interferencia que resulta cuando los rayos X atraviesan un complejo de coordinación de paladio, un compuesto con unátomo de paladio en el centro de cada molécula.Dr.

M.

B.

Hursthouse/Science Source/Photo Researchers, Inc. En este campo se estudia la estructura interna, a escala molecular y atómica, de los sólidos, y se explican sus propiedades físicas en función de su estructura.

Esta ramatambién incluye el análisis matemático de los modelos de difracción que se producen al exponer un cristal a una radiación de rayos X.

Utilizando este método, los químicosfísicos han conseguido información muy valiosa sobre la ordenación adoptada por los distintos tipos de iones y átomos.

También han dilucidado las simetrías ycristalografías de la mayoría de las sustancias sólidas, así como sus fuerzas de cohesión, capacidades caloríficas, puntos de fusión y propiedades ópticas. 3.7 Electroquímica El objeto de estudio de esta rama son los efectos químicos producidos por el paso de una corriente eléctrica a través de zonas de interfase (como el límite entre unelectrodo y una disolución), y viceversa: los efectos eléctricos producidos por el desplazamiento o transporte de iones a través de zonas limítrofes entre gases, líquido osólidos.

La medida de la conductividad eléctrica de los líquidos proporciona información sobre el equilibrio de ionización y las propiedades de los iones.

En los sólidos, estasmedidas indican los estados de los electrones en las redes cristalinas y en los aislantes, semiconductores y conductores metálicos.

La medida del voltaje (diferencia depotencial eléctrico) proporciona información sobre las concentraciones de las especies iónicas y sobre las fuerzas impulsoras de las reacciones que implican la ganancia o. »