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P R O G R A M A A C A D É M I C O V I R T U A L Ciclo: ANUAL VIRTUAL UNI Docente: Jhon Silva Susanibar Semana: 15 QUÍMICA C R E E M O S E N L A E X I G E N C I A C U R S O D E Q U Í M I C A OBJETIVOS: ❑Explicar las propiedades de los líquidos y los factores que influyen en ellas. ❑Resaltar la importancia de los líquidos en la vida cotidiana y a nivel industrial. ❑Comprender las propiedades de los líquidos a nivel macroscópico y molecular. ESTADO LÍQUIDO C R E E M O S E N L A E X I G E N C I A C U R S O D E Q U Í M I C A INTRODUCCIÓN ….en la vida cotidiana conocemos diversos líquidos, como por ejemplo: El aceite de oliva contribuye a reducir el colesterol malo. ¿Por qué fluye el aceite? El agua es vital para la vida. ¿Por qué el agua adopta diversas formas? C R E E M O S E N L A E X I G E N C I AC U R S O D E Q U Í M I C A A NIVEL MACROSCÓPICO PROPIEDADES GENERALES Forma variable adoptando la forma del recipiente que lo contiene. Vaporizan a cualquier temperatura Son fluidos En menor medida que los gases volumen definido a temperatura constante Son más densos que los gases y menos densos que los sólidos C R E E M O S E N L A E X I G E N C I AC U R S O D E Q U Í M I C A A NIVEL MOLECULAR Sus partículas se unen por fuerzas intermoleculares dipolo – dipolo, dispersión de London, EPH. Excepto el Hg que presenta enlace metálico. Mayor desorden molecular (entropía) que los sólidos pero menor que los gases. Movimiento molecular (energía cinética) menor que los gases pero mayor que los sólidos Son isotrópicos; Es decir que sus propiedades eléctricas y mecánicas son iguales en cualquier dirección que sean medidas. PROPIEDADES FÍSICAS INTENSIVAS DE LOS LÍQUIDOS C R E E M O S E N L A E X I G E N C I A C U R S O D E Q U Í M I C A INTRODUCCIÓN Propiedades intensivas Viscosidad Punto de ebullición Presión de vapor Tensión superficial ¿Por qué las gotas de agua en las hojas de una planta tienden ser esféricas? Este hecho y otros se pueden explicar si conocemos los factores internos y externos que influyen en las propiedades intensivas de los líquidos. C R E E M O S E N L A E X I G E N C I A C U R S O D E Q U Í M I C A TENSIÓN SUPERFICIAL (𝜸) Sobre cualquier molécula de la superficie, no existe una fuerza hacia arriba para cancelar la fuerza hacia abajo; esto significa que cada molécula superficial “siente” una fuerza neta hacia abajo. En cualquier molécula interior, cada fuerza se equilibra con una fuerza que tira en la dirección opuesta, lo cual implica que las moléculas interiores no “sienten” una fuerza neta en alguna dirección. Es una medida de la fuerza elástica que surge en la superficie de un líquido. Esto se debe a las fuerzas intermoleculares netas, hacia el interior del liquido, que se manifiestan en las moléculas superficiales del líquido. “La tensión superficial permite que muchos insectos caminen sobre un estanque sin penetrar la superficie”. C R E E M O S E N L A E X I G E N C I A C U R S O D E Q U Í M I C A La tensión superficial (𝜸) se define también como la energía o trabajo requerido para aumentar la superficie de un líquido en una unidad de área. 𝐿í𝑞𝑢𝑖𝑑𝑜 𝑇 (°𝐶) 𝑇𝑒𝑛𝑠𝑖ó𝑛 𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 (𝑚𝐽/𝑚2) 𝐸𝑡𝑎𝑛𝑜𝑙 (𝐶2𝐻5− 𝑂𝐻) 20 22,8 𝐻𝑒𝑥𝑎𝑛𝑜 (𝐶𝐻3 𝐶𝐻2 4𝐶𝐻3) 20 18,4 𝑀𝑒𝑟𝑐𝑢𝑟𝑖𝑜 (𝐻g) 20 465,0 𝐴𝑔𝑢𝑎 (𝐻2𝑂) 20 72,9 𝐴𝑔𝑢𝑎 (𝐻2𝑂) 100 59,3 Podemos generalizar que un líquido que tenga mayores fuerzas intermoleculares (F.I) también tenga un mayor tensión superficial. Al aumentar la temperatura, disminuye la tensión superficial. … 72.9 𝑚𝐽/𝑚2 , significa que debe aplicarse una energía de 72.9 𝑚𝐽 para incrementar en 1𝑚2 el área superficial del agua. Ejemplo: La tensión superficial del agua a 20 °C es 72.9 𝑚𝐽 𝑚2 . C R E E M O S E N L A E X I G E N C I A C U R S O D E Q U Í M I C A … la tensión superficial, que es la atracción intermolecular de cohesión hace que un líquido reduzca al mínimo su área superficial. Eso explica porque las gotas de agua tienden a ser esféricas. Cuánto mayor es la tensión superficial, más esféricas serán las gotas del líquido. Gotas de agua (𝐻2𝑂) Gotas de mercurio (𝐻g) C R E E M O S E N L A E X I G E N C I A C U R S O D E Q U Í M I C A La acción capilar es otra aplicación de la tensión superficial. La capilaridad es el resultado de dos fuerza. (1) Cohesión las fuerzas que mantienen unido a las moléculas de un líquido. (2) Adhesión fuerzas que unen las moléculas del líquido con las partículas que constituyen el tubo capilar. Vasos conectados con papel absorbente. C R E E M O S E N L A E X I G E N C I A C U R S O D E Q U Í M I C A ¿Qué factores externos pueden modificar el valor de la tensión superficial? 1. La Temperatura: al aumentar la temperatura aumenta la energía cinética de las moléculas, esto disminuye las fuerzas intermoleculares de cohesión. 2. Agentes tensoactivos: La sal de mesa, glicerina. Aumentan la tensión superficial (Exaltadores). Jabón, lejía y detergentes disminuyen la tensión superficial (depresores). Sal Común Molécula de agua A mayor temperatura, menor tensión superficial C R E E M O S E N L A E X I G E N C I A C U R S O D E Q U Í M I C A VISCOSIDAD (𝝁) Un liquido puede fluir debido a que sus moléculas se pueden desplazar entre si. 𝑣 = 0 𝑣 ≠ 0 Su intensidad depende de las fuerzas intermoleculares, de la forma y tamaño (masa molar) de las moléculas A mayor fuerza intermolecular y masa molar, mayor es la viscosidad. 𝐿í𝑞𝑢𝑖𝑑𝑜 𝑣𝑖𝑠𝑐𝑜𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 (N. s/𝑚2) 𝐸𝑡𝑎𝑛𝑜𝑙 (𝐶2𝐻5− 𝑂𝐻) 1,25𝑥10 −3 𝐺𝑙𝑖𝑐𝑒𝑟𝑜𝑙 (𝐶3𝐻8𝑂3) 1,49 𝑀𝑒𝑟𝑐𝑢𝑟𝑖𝑜 (𝐻g) 1,55𝑥10−3 𝑆𝑎𝑛𝑔𝑒 4,0 𝑥10−3 𝐴𝑔𝑢𝑎 (𝐻2𝑂) 1,0𝑥10 −3 1𝑐𝑃 <> 10−3 N. s/𝑚2 Unidad SI : kg. s 𝑚 <> N. s 𝑚2 Es la medida de la resistencia que ofrecen los líquidos a fluir o deslizarse. C R E E M O S E N L A E X I G E N C I A C U R S O D E Q U Í M I C A Las moléculas de la glicerina se unen entre sí por enlaces de hidrogeno y fuerzas de London. Analizando a nivel molecular…a 25°C. Las moléculas de la etanol se unen entre sí por enlaces de hidrogeno y fuerzas de London. Las moléculas del pentano se unen únicamente mediante Fuerzas de London 𝐸𝑡𝑎𝑛𝑜𝑙 (𝐶2𝐻5− 𝑂𝐻) 𝐺𝑙𝑖𝑐𝑒𝑟𝑜𝑙 𝐶𝐻2 𝑂𝐻 𝐶𝐻(𝑂𝐻)𝐶𝐻2(𝑂𝐻) 𝑃𝑒𝑛𝑡𝑎𝑛𝑜 𝐶𝐻3(𝐶𝐻2)3𝐶𝐻3 1,25𝑐𝑃 1490 𝑐𝑃0,21𝑐𝑃 C R E E M O S E N L A E X I G E N C I A C U R S O D E Q U Í M I C A A mayor viscosidad, con menor rapidez fluye un liquido. En general la viscosidad disminuye con el aumento de la temperatura. C R E E M O S E N L A E X I G E N C I A C U R S O D E Q U Í M I C A EX. UNI 2015 - I F𝑙𝑢𝑖𝑑𝑒𝑧: 𝑥 > 𝑦 𝑣𝑖𝑠𝑐𝑜𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑: 𝑋 > 𝑌 C R E E M O S E N L A E X I G E N C I A 𝑐) 𝐻 C U R S O D E Q U Í M I C A PRESIÓN DE VAPOR (𝐏𝐕) Es la máxima presión que genera el vapor de un líquido a una determinada temperatura. Esto ocurre cuando se ha llegado a un equilibrio dinámico entre la condensación y la vaporización en el sistema liquido - vapor 𝑎) 𝐻𝑚á𝑥.→ PV 𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟𝑖𝑧𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑐𝑜𝑛𝑑𝑒𝑠𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑙𝑖𝑞𝑢í𝑑𝑜 𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟 𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟𝑖𝑧𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑐𝑜𝑛𝑑𝑒𝑛𝑠𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑏) 𝐻 a) Antes que inicie el proceso de vaporización, los niveles de mercurio son iguales. b) Se genera una presión de vapor, pero no es la máxima. c) Se llaga a una presión máxima. A la cual se le denomina presión de vapor del equilibrio o simplemente presión de vapor del liquido. C R E E M O S E N L A E X I G E N C I A C U R S O D E Q U Í M I C A Para el AGUA a diferentes temperaturas: Para cualquier líquido Pv TRelación directa 760 mmHg (760 Torr) PV 100°C = Presión de vapor máxima o de equilibrio H2O(l) H2O(v) vaporización condensación C R E E M O S E N L A E X I G E N C I A C U R S O D E Q U Í M I C A Se puede observar que las presionesde vapor del agua y etanol no son iguales. Esto se debe a que la atracción intermolecular es mayor en el agua que en el alcohol. Temperatura (°C) P(mmHg) Agua Etanol 0 4,2 12,2 10 9,2 23,6 20 17,5 43,9 50 92,5 222,2 100 760 1693,3 Para diferentes sustancias: La presión de vapor depende de la naturaleza del líquido, del tipo de fuerzas intermoleculares y de la temperatura. C R E E M O S E N L A E X I G E N C I A C U R S O D E Q U Í M I C A Entonces, podemos concluir que las sustancias con altas presiones de vapor se evaporan fácilmente y se denominan volátiles Ejemplo: C R E E M O S E N L A E X I G E N C I A C U R S O D E Q U Í M I C A • El punto de ebullición (𝐓𝐛)es la temperatura a la cual la presión de vapor de un líquido es igual a la presión externa. • El punto de ebullición normal (𝐓𝐛 𝐍) de un líquido es la temperatura a la cual hierve cuando la presión externa es de 1 atm (760 mmHg) Patmósferica Pvapor Pvapor = Patmósferica • 𝐓𝐛 𝐍 del agua es de 100°C, debido a que la Pv de agua a 100°C es 760mmHg TEMPERATURA DE EBULLICIÓN (𝐓𝐛) A mayor fuerzas intermoleculares, mayor temperatura o punto de ebullición. C R E E M O S E N L A E X I G E N C I A Bibliografía C U R S O D E Q U Í M I C A ❑ Chang, R. y Goldsby, K. (2017). Química. Duodécima ed. Fuerzas Intermoleculares, Líquidos y Sólidos (pp.473 - 474). México. McGraw Hill Interamericana Editores ❑ McMurry, J.E y Fay, R.C (2009). Química General. Quinta ed. Enlaces Líquidos, sólidos y cambios de fase (pp. 363 - 370). México. Pearson Educación. ❑ Brown T. L., H. Eugene L., Bursten B.E., Murphy C.J., Woodward P.M. (2014). Química, la ciencia central. decimosegunda ed. Líquidos y fuerzas intermoleculares (pp. 437 - 443). México. Pearson Educación. ❑ Petrucci R. H., Herring F. G , Madura J. D y Bissonnette C. Química General (2011). Décima ed. Fuerzas intermoleculares: Líquidos y sólidos (pp.508 - 514). España. PEARSON EDUCACIÓN, S. A. ❑ Asociación Fondo de Investigación y Editores, Ponte W.H (2019). Química. Fundamentos y aplicaciones. Primera edición. Estados Líquido (pp. 505 - 519). Perú. Lumbreras editores. w w w . a c a d e m i a c e s a r v a l l e j o . e d u . p e
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