Sólidos y líquidos 2.-Líquidos y Sólidos » Propiedades de los líquidos · Viscosidad · Tensión superficial » Equilibrio líquido-vapor: · Presión de vapor

Sólidos y líquidos

2.-Líquidos y Sólidos

» Propiedades de los líquidos· Viscosidad· Tensión superficial

» Equilibrio líquido-vapor:· Presión de vapor· Presión de vapor frente a la Tª

· Punto de ebullición

· Temperatura y presión críticas

» Diagramas de fase:

» Fuerzas intermoleculares:· Fuerzas de dispersión (London)

· Fuerzas dipolares· Enlaces de hidrógeno


Propiedades de los líquidos

Comparación molecular entre sólidos y líquidos Comparación molecular entre sólidos y líquidos

GASES-Desorden total-Partículas tienen completa libertad de movimiento.-Partículas tienden a estar alejadas entre si- Forma y volumen indeterminado.

LÍQUIDOS-Menor desorden-Partículas tienen movimiento relativo entre si-Partículas tienen mayor cohesión (juntas)- Forma determinada al recipiente que los contiene

SÓLIDOS-Orden-Partículas fijas en una posición determinada. -Partículas unidas entre si- Forma y volumen determinado

Calentar

Enfriar

Calentar o reducir presión

Enfriar o comprimir



ViscosidadViscosidadLa viscosidad es la resistencia de un líquido a fluir. Un líquido fluye cuando las moléculas resbalan unas sobre otras. La viscosidad será mayor cuando las fuerzas intermoleculares sean más fuertes.

Tensión superficialTensión superficial

La energía necesaria para aumentar el área superficial de un líquido. La superficie de un líquido se comporta como una membrana o barrera Esto se debe a las desiguales fuerzas de atracción entre las moléculas y la superficie



- Fuerzas de cohesión que unen las moléculas unas a otras.

- Fuerzas de adhesión que unen las moléculas a la superficie.

La forma del menisco en la superficie de un líquido:

» Si las fuerzas adhesivas son mayores que las fuerzas de cohesión, la superficie del líquido es atraída hacia el centro del contenedor. Por ello, el menisco toma forma de U.

» Si las fuerzas de cohesión son mayores que las de adhesión, el menisco se curva hacia el exterior.



Capilaridad: Cuando un tubo de vidrio muy estrecho (capilar) se

introduce en un líquido, el nivel del menisco sube y a este efecto se le conoce como capilaridad.


Equilibrio líquido-vapor

Presión de vapor

Moléculas en estado vaporMoléculas que pasan a vapor (se vaporizan)Moléculas que pasan al líquido (se condensan)



Cuando la velocidad de condensación se hace igual a la

velocidad de vaporización, el líquido y el vapor están en un

estado de equilibrio dinámico:

Líquido Vapor

La presión ejercida por el vapor se mantiene constante

una vez alcanzado el equilibrio dinámico, y se conoce como

presión de vapor de un líquido.

La presión de vapor de un líquido siempre aumenta al aumentar la temperatura.

Pv

Tª



Punto de ebullición- Un líquido hierve a una temperatura a la que su presión de vapor igual a la presión sobre su superficie.- Hay dos formas para conseguir que un líquido hierva:

· Aumentar la Tª· Disminuir la presión

- Si Pext = 1 atm Punto de ebullición normal


Cambios de fases

SolidificaciónFusión

CondensaciónVaporización

Sublimación Deposición o sublimación regresiva

Sólido

Gas

líquido

ENERGIA


Cambios de estados

Sublimación : Hsub > 0 (endotérmico). Vaporización : Hvap > 0 (endotérmico). Fusión : Hfus > 0 (endotérmico). Deposición : Hdep < 0 (exotérmico). Condensación : Hcon < 0 (exotérmico). Solidificación : Hfre < 0 (exotérmico).

Cambios energéticos que acompañan a los cambios de fase:

ΔHvap = Hvapor – Hliquid = - ΔHcondensation

Ejemplo: Vaporización


Diagramas de fases

CURVA DE CALENTAMIENTO

Es un representación del cambio de Tª frente al calor añadido

Calor añadido (cada división corresponde a 4 kJ)

Hielo

Hielo y agua liq (fusión)

Agua líquida

Agua líquida y vapor(vaporización)

Vapor de agua


Diagramas de fases

Un diagrama de fases es un gráfico que muestra las presiones y temperaturas a las que están en equilibrio diferentes fases. (Se representa la T vs P)

Punto

Triple

Temperatura

Presión

Punto de :-Ebullición/condensación-Sublimación-Fusión/Congelación


Fuerzas de Van der Waals

Fuerzas Intermoleculares

Dipolos instantáneos. El movimiento de los electrones en el orbital producen

polarización no permanente. Dipolos inducidos.

Los electrones se mueven produciendo un dipolo en la molécula debido a una fuerza exterior.

- Fuerzas de London- Fuerzas dipolo-dipolo

- Fuerzas por puentes de hidrógeno



-Son las fuerzas intermoleculares más débiles que hay.» Se producen por la atracción dipolo instantáneo-dipolo inducido.-Se producen entre dos moléculas no-polares adyacentes que se afectan mutuamente. El núcleo de un átomo (en la molécula) atrae los electrones del átomo adyacente. Esta atracción causa que la nube de electrones se distorsione. En ese instante se forma una molécula polar, debido al dipolo instantáneo que se forma.» Relacionado con la polarizabilidad en la molécula.

FUERZAS DE DISPERSION DE LONDONFUERZAS DE DISPERSION DE LONDON



Fuerzas dipolo-dipoloFuerzas dipolo-dipolo

- Interacción entre un dipolo en una molécula y un dipolo

en la molécula adyacente.

- Las fuerzas dipolo-dipolo existen entre moléculas polares

neutras.

-Son fuerzas más débiles que las fuerzas ión-dipolo.



Interacciones dipolo-dipoloInteracciones dipolo-dipolo



Fuerzas ión-dipolo

-Interacción entre un ión (Na+ ó Cl-) y un dipolo (una molécula dipolar =agua)

- Son las más fuertes de las fuerzas intermoleculares



Enlaces de hidrógeno

- Es un caso especial de las fuerzas dipolo-dipolo.- Son fuerzas intermoleculares muy fuertes. De los tres tipos de fuerzas de Van der Waals son las más fuertes.-El enlace de hidrógeno requiere que el H este unido (enlazado) a un elemento electronegativo. Estas fuerzas de enlace de hidrógeno se hacen más importantes entre compuestos con F, O y N.

Enlaces por puentes de hidrógeno entre moléculas de

HF



Punto de ebullición normal (K)

Masa molecular (u)

Al aumentar el valor de las fuerzas debidas a los enlaces por puentes de hidrógeno, aumenta el punto de ebullición.



Alrededor de las moléculas En el sólido En el líquido

Enlaces de hidrógeno en la molécula de agua


Tipos de sustancias:1- Sustancias moleculares2- Sólidos de red covalentes3- Sólidos iónicos4- Metales

Propiedades de las sustancias

La mayoría de las sustancias que son gases o líquidos son moleculares a 1atm y 25ºC, pero hay tres tipos de sólidos no moleculares como son sólidos covalentes, iónicos y metales).

Características de las sustancias moleculares:-Existen como entidades moleculares independientes.(Gases

nobles, H2, CO2, I2, CH4, Br2, hidrocarburos, NH3, HCl, ...)

- No conductoras de la electricidad en estado puro.- Son insolubles en agua, pero solubles en disolventes no polares

(CCl4 o benceno)

- Puntos de ebullición y de fusión bajos. (Fuerzas intermoleculares débiles)


Propiedades de las sustancias

Características de los sólidos de red covalente- Los átomos están unidos por una red continua de enlaces covalentes.- Malos conductores eléctricos.- Insolubles en todos los disolventes comunes.- Puntos de fusión muy elevados (1000ºC)

- Ejemplos comunes: C (grafito/diamante) Pf= 3500 ºC

Cuarzo (Silicatos: SiO2, SiO32-, Si4O10

4-, ..)

Características de los sólidos iónicos- Se mantienen unidos por fuerzas electrostáticas intensas entre

iones contiguos con cargas opuestas. (NaCl, MgO, Na2CO3, ...)

- Muchos compuestos iónicos son solubles en agua y disolventes polares. (Son insolubles en disolventes apolares)- No conducen la electricidad, puesto que los iones tienen posiciones fijas en la estructura sólida. Sin embargo son buenos conductores cuando están fundidos o disueltos en agua.- No son volátiles y tienen un punto de fusión alto.


Estructuras cristalinas

Los cristales tienen formas geométricas definidas debido a que los átomos o iones, están ordenados según un patrón tridimensional definido.

Mediante la técnica de difracción de Rayos X, podemos obtener información básica sobre las dimensiones y la forma geométrica de la celda unidad, la unidad estructural más pequeña, que repetida en las tres diemensiones del espacio nos genera el cristal .

Celdaunidad


Celdas unidad en el sistema cristalino cúbico

Cúbica sencilla Cúbica centrada en el

cuerpo

Cúbica centrada en

las caras




Cloruro de Cesio

- C.U: cúbica centrada en el cuerpo

- Nº de coordinación para ambos iones es 8


Cloruro Sódico


- C.U: cúbica centrada en las caras para los aniones

- Nº de coordinación para ambos iones es 6

- Los cationes ocupan todos los huecos octaédricos

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