PPT Tema 6 liquidos y solidos 09-06-13

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Líquidos y sólidos 
Tema 6 
1 
2 
Estados de la materia 
 En los estados líquido y sólido las partículas están 
cercanas entre sí, se llaman fases condensadas. 
Fuerzas intermoleculares 
Las fuerzas intermoleculares son las fuerzas de atracción que 
existen entre las moléculas. 
Las fuerzas intramoleculares mantienen juntos los átomos de 
una molécula. 
Intermolecular vs intramolecular 
• 41 kJ para vaporizar 1 mol de agua (intermolecular) 
• 930 kJ para romper todos los enlaces O-H en 1 mol de 
agua (intramolecular) 
Generalmente, las fuerzas 
intermoleculares son mucho más 
débiles que las fuerzas 
intramoleculares. 
“Medidas” de fuerzas intermoleculares 
punto de ebullición 
punto de fusión 
DHvap 
DHfus 
DHsub 
3 
Fuerzas intermoleculares 
Fuerzas dipolo-dipolo: atracción entre moléculas polares. 
 
Orientación de moléculas polares en un líquido 
4 
Fuerzas intermoleculares 
Fuerzas ion-dipolo: Fuerzas de atracción entre un ion y una 
molécula polar. 
Interacción ion-dipolo 
5 
Fuerzas intermoleculares 
Fuerzas de dispersión (transitorias): atracciones que surgen 
como resultado de dipolos temporales inducidos en átomos o 
moléculas. 
Dipolo inducido por un ión 
Dipolo inducido por un dipolo permamente 
Dipolo 
Dipolo inducido 
Dipolo inducido 
6 
S 
¿Qué tipos de fuerzas intermoleculares existen entre 
cada una de las siguientes moléculas? 
HBr 
HBr es una molécula polar: interacción dipolo-dipolo. También 
hay fuerzas de dispersión entre moléculas de HBr. 
CH4 
CH4 es no polar: fuerzas de dispersión. 
SO2 
SO2 es una molécula polar: fuerzas dipolo-dipolo. También hay 
fuerzas de dispersión entre las moléculas de SO2. 
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Preguntas 
Fuerzas intermoleculares 
Enlace por puente de hidrógeno: Es una interacción dipolo-
dipolo especial entre el átomo de hidrógeno en un enlace polar 
N-H, O-H, o F-H y un enlace electronegativo en los átomos O, 
N o F 
A H … B A H … A o A y B son N, O, o F 
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¿Por qué se considera al enlace por puente de 
hidrógeno como una interacción dipolo-dipolo 
“especial? 
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• La serie no polar 
(SnH4 a CH4) sigue 
la tendencia 
esperada. 
• La serie polar sigue 
la tendencia del 
H2Te al H2S, pero 
el agua es una gran 
anomalía. 
Fuerzas intermoleculares: Puentes de hidrógeno 
Propiedades de los líquidos: Tensión Superficial 
La tensión superficial es la cantidad de energía requerida 
para dilatar o aumentar la superficie de un líquido por unidad 
de área. 
Si hay fuerzas intermoleculares 
fuertes 
El líquido tendrá alta tensión superficial 
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Propiedades de los líquidos: Capilaridad 
Cohesión es la atracción intermolecular entre moléculas 
similares. 
Adhesión es una atracción entre moléculas diferentes. 
Adhesión 
Cohesión 
11 
Si las fuerzas de cohesión son 
mayores que las de adhesión, el 
menisco se curva hacia el exterior. 
Propiedades de los líquidos: Viscosidad 
Viscosidad es una medida de la resistencia de un líquido para fluir. 
Viscosidad de compuestos 
Acetona 3,16 * 10-4 
Benceno 6,25 * 10-4 
Etanol 1.20 * 10-3 
Mercurio 1,55 * 10-3 
Agua 1,01 * 10-3 
Unidades N s/m2 
Aumenta 
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 A la resistencia de un líquido a fluir 
se le llama viscosidad. 
 Está relacionada con la facilidad 
con la que las moléculas pueden 
moverse entre sí. 
 La viscosidad aumenta con fuerzas 
intermoleculares intensas y 
disminuye con temperaturas más 
altas. 
• Otras Propiedades: 
 Difusión y 
 Contante dieléctrica 
//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/11/Drop_0.jpg
El hielo es menos denso que el agua y flota 
El agua es una sustancia con 
características únicas 
Estructura 
tridimensional del 
hielo 
Densidad del agua 
Densidad máxima 
4 ºC 
D
en
si
d
ad
 
Temperatura 
Propiedades del agua 
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Un sólido cristalino posee un orden rígido y largo. Los 
átomos, moléculas o iones ocupan posiciones específicas 
(predecibles). 
Un sólido amorfo no posee una disposición bien definida ni un 
orden molecular de rango largo. 
Una celda unitaria es la unidad estructural de repetición 
básica de un sólido cristalino. 
Celda unitaria 
punto de 
entrecruzamiento 
Celdas unitarias en 3 dimensiones 
En los puntos de 
entrecruzamiento 
hay: átomos, 
moléculas y Iones 
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Sólidos 
Siete tipos de celdas unitarias 
Cúbica simple Tetragonal Ortorómbica Romboédrica 
Monoclínica Triclínica hexagonal 
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Tipos de celdas 
1 átomo/celda unitaria 
(8 x 1/8 = 1) 
2 átomos/celda unitaria 
(8 x 1/8 + 1 = 2) 
4 átomos/celda unitaria 
(8 x 1/8 + 6 x 1/2 = 4) 
Cúbica simple Centrada en el cuerpo y Centrada en las caras 
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Celdas cúbicas 
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Tipos de cristales 
Cristales iónicos 
• Puntos de entrecruzamiento ocupados por cationes y aniones 
• Se mantienen unidos por atracción electrostática 
• Duros, frágiles, punto de fusión alto 
• Malos conductores de calor y electricidad 
CsCl ZnS CaF2 
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Tipos de cristales 
Cristales covalentes 
• Puntos de entrecruzamiento ocupados por átomos 
• Se mantienen unidos por enlaces covalentes 
• Duros, punto de fusión alto 
• Malos conductores de calor y electricidad 
diamante grafito 
átomos de carbono 
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Los diamantes son un ejemplo de un sólido de red 
covalente, en el que los átomos están enlazados 
covalentemente entre sí. 
• Tienden a ser duros y a tener puntos de fusión altos. 
El grafito es un ejemplo de un sólido molecular, en el que 
los átomos se mantienen juntos a través de fuerzas de van 
der Waals. 
• Tienden a ser blandos y a tener puntos de fusión más 
bajos. 
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Grafeno 
Una variedad del carbono que consiste en un 
teselado hexagonal plano (tipo panal de abeja) 
formado por átomos de carbono y enlaces 
covalentes que se formarían a partir de la 
superposición de los orbitales conocido desde 
1930 
Premio Nobel de Física 2010: Andre Geim y 
Konstantin Novoselov. 
El grafeno tiene propiedades ideales para 
ser utilizado como componente en circuitos 
integrados. 
No reemplaza al Silicio, sino que hace 
cosas que el Silicio no puede hacer. 
El grafeno ha sido definido como un hidrocarburo 
aromático policíclico infinitamente alternante de 
anillos de sólo seis átomos de carbono 
//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/2a/Capas_grafito.svg
Tipos de cristales 
Cristales moleculares 
• Puntos de entrecruzamiento ocupados por moléculas 
• Se mantienen unidos por fuerzas intermoleculares 
• Blandos, punto de fusión bajo 
• Malos conductores de calor y electricidad 
Agua, sacarosa, dióxido de carbono 
Estructura tridimensional 
del hielo 
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Tipos de cristales 
Cristales metálicos 
• Puntos de entrecruzamiento ocupados por átomos de metal 
• Se mantienen unidos por enlaces metálicos 
• Blandos a duros, punto de fusión de bajo a alto 
• Buenos conductores de calor y electricidad 
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• Los metales no están unidos 
en forma covalente, pero la 
atracción entre los átomos es 
tan fuerte como para ser 
fuerzas de van der Waals. 
• En los metales los electrones 
de valencia están 
deslocalizados a lo largo del 
sólido. 
Un sólido amorfo no posee una disposición bien definida ni 
orden molecular de rango largo. 
Un vidrio es un producto de fusión de materiales inorgánicos 
ópticamente transparente, que tiene un estado frío rígido sin 
cristalización 
Cuarzo 
cristalino (SiO2) 
Vidrio de cuarzo 
no cristalino 
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Sólido amorfo 
La presión de vapor en equilibrio es la presión de vapor 
medida cuando existe un equilibrio dinámico entre la 
condensación y la evaporación. 
H2O (l) H2O (g) 
Velocidad 
condensación 
Velocidad de 
evaporación 
= 
Equilibrio dinámico 
Calor molar de vaporización (ΔHvap) es la energía requerida 
para vaporizar 1 mol de un líquido en su punto de ebullición. 
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Presión de vapor 
El punto de ebulliciónes la temperatura en la cual la 
presión de vapor (en equilibrio) de un líquido es igual a la 
presión externa. 
El punto de ebullición normal es la temperatura en la cual 
un líquido hierve cuando la presión externa es de 1 atm. 
Calores molares de vaporización para líquidos 
PE ºC ΔH vap kJ/mol 
Argon -786 6.3 
Benceno 80.1 31.0 
Metano -167 9.2 
Agua 100 40.79 
Etanol 78.3 39.3 26 
Punto de Ebullición 
La temperatura crítica (Tc) es la temperatura por arriba de la 
cual el gas no puede licuarse, no importa cuán grande sea la 
presión aplicada. 
La presión crítica (Pc) es la presión mínima que debe aplicarse 
para ocasionar licuefacción a la temperatura crítica. 
Sustancia Tc en ºC Pc en atm 
Amoniaco -132.4 111.5 
Dióxido de carbono 31 73 
Agua 374,4 219,5 
Oxigeno (O2) -118.8 49.7 27 
Temperatura y presión críticas 
H2O (s) H2O (l) 
El punto de fusión de un sólido o el punto de congelación 
de un líquido es la temperatura en la cual las fases sólida y 
líquida coexisten en equilibrio. 
Calor molar de fusión (DHfus) es la energía requerida para 
fundir 1 mol de una sustancia sólida en su punto de 
congelación. 
Sustancia FP ºC ΔH vap kJ/mol 
Etanol -117.3 7.61 
Metano -183 0.84 
Agua 0 6.01 28 
Punto de fusión 
Isoterma de Andrews 
Trabajando con CO2 a (286 
K) T1 el gas ocupaba un 
volumen V1. A temperaturas 
mayores que T3 no hay 
licuación por más que se 
aumente la presión 
Las coordenadas de C son 
presión crítica, volumen 
crítico y temperatura critica. 
Un vapor puede licuarse por 
aumento de la P dado que se 
encuentra a una T menor que la 
critica. La Pc es la Pv más alta 
de un líquido. 
G y L 
G 
L 
29 
Curva de calentamiento 
Tiempo 
T
e
m
p
e
ra
tu
ra
 Punto de ebullición 
Punto de fusión 
Sólido y liquido en 
equilibrio 
Liquido y vapor en 
equilibrio 
Sólido 
Líquido 
V
a
p
o
r 
 
30 
Un diagrama de fases 
resume las condiciones 
en las cuales una 
sustancia existe como 
sólido, líquido o gas. 
Diagrama de fases del agua 
Calor molar de sublimación (DHsub) es la energía 
requerida para destilar 1 mol de un sólido. 
H2O (s) H2O (g) DHsub = DHfus + DHvap (Ley de Hess) 
Punto Triple 
Temperatura 
Presión 
 
 
 
o 
o 
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Diagrama de fases del dióxido de carbono 
A 1 atm 
CO2 (s) CO2 (g) 
32