Estados solido y liquido

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Alguna vez habrás observado, que cuando el agua hierve en un recipiente cerrado (olla o tetera), la tapa se mueve de abajo hacia arriba, ¿A qué se debe este fenómeno? La respuesta es simple, se debe a la presión de vapor del agua. Supongamos que realizamos un experimento en el que colocamos cierta cantidad de etanol, C H OH, en un recipiente cerrado y evacuado como el de la figura. El etanol comenzará a 2 5 evaporarse rápidamente. En consecuencia, la presión ejercida por el vapor en el espacio arriba del líquido comenzará a aumentar. Después de un tiempo corto, la presión del vapor alcanzará un valor constante, que denominamos presión de vapor de la sustancia. Es la máxima presión que ejerce el vapor de un líquido a cierta temperatura, una vez que se haya establecido el equilibrio dinámico entre los fenómenos de evaporación y condensación. Esta presión se origina debido al choque incesante de las moléculas en fase vapor contra las paredes del recipiente que lo contiene. Observación: - La presión de vapor de un líquido, depende de la temperatura y de la naturaleza del líquido (polar, apolar) y no de la cantidad en análisis. 1 Química - 2014-2 ESTADOS DE AGREGACIÓN Julio Oria Profesor: 12 CAPÍTULO Tema ESTADOS SÓLIDO Y LÍQUIDO * ESTADO LÍQUIDO : * Presión de Vapor de un líquido Presión de vapor como una función de la fuerza intermolecular: * A 20°C la presión de vapor de tres líquidos diferentes se grafica contra la temperatura. dietil éter > etanol > agua P: v Fuerza intermolecular: dietil eter < etanol < agua P Fuerza intermolecular V

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Alguna vez habrás observado, que cuando el agua hierve en un recipiente cerrado (olla o tetera), la tapa se mueve de abajo hacia arriba, ¿A qué se debe este fenómeno? La respuesta es simple, se debe a la presión de vapor del agua.

Supongamos que realizamos un experimento en el que colocamos cierta cantidad de etanol, C H OH, en un recipiente cerrado y evacuado como el de la figura. El etanol comenzará a 2 5

evaporarse rápidamente. En consecuencia, la presión ejercida por el vapor en el espacio arriba del líquido comenzará a aumentar. Después de un tiempo corto, la presión del vapor alcanzará un valor constante, que denominamos presión de vapor de la sustancia.

Es la máxima presión que ejerce el vapor de un líquido a cierta temperatura, una vez que se haya establecido el equilibrio dinámico entre los fenómenos de evaporación y condensación. Esta presión se origina debido al choque incesante de las moléculas en fase vapor contra las paredes del recipiente que lo contiene.

Observación: - La presión de vapor de un líquido, depende de la temperatura y de la naturaleza del líquido

(polar, apolar) y no de la cantidad en análisis.

1Química - 2014-2 ESTADOS DE AGREGACIÓN

Julio OriaProfesor:

12C

AP

ÍTU

LO

Tema ESTADOS SÓLIDOY LÍQUIDO

* ESTADO LÍQUIDO :

* Presión de Vapor de un líquido

Presión de vapor como una función de la fuerza intermolecular: * A 20°C la presión de vapor de tres líquidos diferentes se grafica contra la temperatura. dietil éter > etanol > aguaP :v

Fuerza intermolecular: dietil eter < etanol < agua

P Fuerza intermolecularV

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* Un líquido hierve cuando su presión de vapor es igual a la presión

externa que actúa sobre la superficie del líquido. En este punto se hace posible la formación de burbujas de vapor en el interior del líquido. Una vez que empieza la ebullición, la temperatura permanece constante hasta que la fase líquida se ha ido, porque el calor aplicado se usa por las moléculas para sobrepasar las atracciones y entrar a la fase gaseosa.

* El punto de ebullición de un líquido a la presión de 1 atm es su punto normal de ebullición. Para el agua, su punto de ebullición normal es de 100ºC.

* La temperatura de ebullición aumenta al incrementarse la presión externa.

* El punto de ebullición es importante en muchos procesos que implican calentamiento de líquidos, incluida la cocción.

* El efecto de la presión sobre el punto de ebullición también explica por qué los alimentos tardan más tiempo en cocerse en sitios elevados que en el nivel del mar. El aumento de la presión hace que el agua hierva a una temperatura más alta, lo que permite a los alimentos estar más calientes y cocerse con mayor rapidez (en menor tiempo).

Las ollas de presión y las autoclaves de hospital por ejemplo, son aparatos donde se aumenta la presión de vapor, alcanzando así temperaturas de ebullición más altas, pudiendo así cocinar alimentos en menor tiempo o incluso matar bacterias, o esporas.

.

Algunos líquidos, como la melaza y el aceite para motor, fluyen muy lentamente; otros, como el agua y la gasolina, fluyen fácilmente. La resistencia a fluir que presenta un líquido es su viscosidad. Cuanto mayor es la viscosidad de un líquido, más lentamente fluye.

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* Temperatura de ebullición:

Temperatura ebullición: P = P V ext

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* A nivel del mar (0 m.s.n.m.) y 1atm el agua hierve a 100°C* En el Monte Everest, Tíbet (8850 m.s.n.m.) el agua hierve a 71°C

En tanto haya agua presente, la temperaturamáxima de los alimentos que se cocinan,será el punto deebullición del agua

Presión de vapor como una función de la fuerza temperatura:

En general: Temperatura P V

Vaporización P V

Volatilidad P V

Tebull Fza. de cohesión Tebull tamaño de las moléculas

1 Viscocidad (): * PROPIEDADES :

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La viscosidad puede medirse determinando el tiempo que cierta cantidad del líquido tarda en fluir a través de un tubo delgado bajo la influencia de la gravedad. Los líquidos más viscosos tardan más. La viscosidad también puede determinarse midiendo la velocidad con la que esferas de acero caen a través del líquido. Las esferas caen más lentamente al aumentar la viscosidad.

La unidad común de viscosidad es el poise, que equivale a 1 g/cm-s. Es común dar las viscosidades en centipoises (cP), que equivalen a 0.01 poise (P). Observaciones: - Depende de la fuerza de atracción entre las moléculas, forma y tamaño. - Para cualquier sustancia dada, la viscosidad disminuye al aumentar la temperatura. El

octano, por ejemplo, tiene una viscosidad de 0.706 cP a 0°C, y de 0.433 cP a 40°C. A temperaturas más altas, la mayor energía cinética de las moléculas vence más fácilmente las fuerzas de atracción entre ellas.

- Los líquidos poseen mayor viscosidad que los gases. - La viscosidad es la responsable de la pérdida de energía de un fluido que se desplaza en una tubería.

En un líquido, las moléculas en el interior son atraídas por otras en todas direcciones, mientras que las de la superficie solo tienen atracciones hacia los lados y hacia abajo, y como resultado, experimentan una atracción neta hacia abajo y se mueven hacia el interior para incrementar las atracciones, lo que las hace más estables. Por tanto, la superficie de un

líquido tiende a conservar la menor área posible, que es una esfera, y se comporta como una “piel tirante” que cubre el interior

* La fuerza hacia adentro también hace que las moléculas de la superficie se junten más, lo que hace que el líquido se comporte como si tuviera una piel. Este efecto permite a

2 Tensión Superficial ():

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GlicerolVs

Agua

El experimento de la gota de brea. La brea es uno de los muchos líquidos altamente viscosos aparentemente sólidos.A temperatura ambiente, la breafluye muy lentamente, tardandovarios años la formación de una única gota.

Thomas Parnell

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3 Capilaridad:

una aguja cuidadosamente colocada flotar en la superficie del agua, y a algunos insectos “caminar” en agua aunque la densidad de todos estos objetos sea mayor que la del agua

* La esfera es la forma que tiene el área superficial más pequeña para un volumen dado.

Para incrementar el área superficial, las moléculas deben moverse hacia la superficie por el rompimiento de varias atracciones en el interior, lo que requiere energía. La tensión superficial es la energía requerida para incrementar el área de superficie en una unidad

2(SI : J/m )

Los surfactantes (agentes que activan la superficie, o tensoactivos), como los jabones, detergentes, agentes recuperadores de petroleo, y emulsificantes biológicos de grasas, disminuyen la tensión superficial del agua al congregarse en la superficie y romper los enlaces por puente de hidrógeno.

Las fuerzas intermoleculares que unen moléculas similares unas a otras, como los puentes de hidrógeno del agua, se llaman fuerzas de cohesión. Las fuerzas intermoleculares que unen una sustancia a una superficie se llaman fuerzas de adhesión.

* Tubo capilar de vidrio ( mayormente es SiO ) colocado en agua: 2

- , entonces una delgada Fuerzas de cohesión (H O-H O) < Fuerzas de adhesión (H O-SiO )2 2 2 2

capa de agua escala la pared. Al mismo tiempo, las fuerzas de cohesión que aumentan la tensión superficial atraen la superficie del líquido. Estas fuerzas de adhesión y cohesión se combinan para aumentar el nivel del agua y producir un menisco cóncavo. El líquido se eleva hasta que la gravedad que jala hacia abajo es balanceada por las fuerzas de adhesión.

* Tubo capilar de vidrio colocado en mercurio: , entonces el líquido tiende a - Fuerzas de cohesión (Hg-Hg) > Fuerzas de adhesión (Hg-SiO )2

separarse de las paredes. Al mismo tiempo, las superficies de los átomos son atraídas hacia el interior del mercurio por su alta tensión superficial, y entonces el nivel disminuye. La combinación de estas fuerzas produce un menisco convexo.

La tensión superficial permite que una chinche semiacuática (Hemiptera Gerridae) camine sobre un estanque sin penetrar la superficie

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En general, las fuerzas de mayormagnitud entre las partículas deun líquido, aumentan la tensiónsuperficial

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El ascenso de líquidos por tubos muy angostos en contra de la gravedad, se denomina acción capilar o capilaridad.

La acción capilar ayuda a que el agua y los nutrimentos disueltos suban por los tallos de las plantas.

Un cuerpo en estado sólido se caracteriza por tener forma y volumen definido, ello debido a que sus partículas carecen de movimiento de traslación, solo experimentan vibración a través de un punto fijo.

Un sólido amorfo (de las palabras griegas que significan “sin forma”) * Las partículas (moléculas, átomos o iones) están dispuestos en forma irregular.* Tienen orden de corto alcance, la intensidad de las fuerzas moleculares varía de un

punto a otro en una muestra* Son isotrópicos.* Punto de fusión no definido.* Se rompen irregularmente, para originar piezas con aristas curvas y ángulos

irregulares.* Ejemplos: plásticos, resinas, celulosa, brea, gomas, PVC, caucho (jebe), vidrio,

azufre amorfo, etc.

* Las partículas (moléculas, átomos o iones) están dispuestos en forma regular.

* ESTADO SÓLIDO

* CLASIFICACIÓN:

* SÓLIDO AMORFO:

* SÓLIDO CRISTALINO:

* CLASIFICACIÓN:

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El agua mojael vidrio El mercurio no

moja el vidrio

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* Tienen orden de largo alcance. * Son anisotrópicos. * Tienen punto de fusión definido. * La ruptura produce fragmentos que tienen las mismas características que el sólido

original. * Ejemplo: El cuarzo y el diamante son sólidos cristalinos. Una misma sustancia puede estar en forma de sólido amorfo o cristalino

dependiendo de su forma de obtención. Las estructuras y propiedades de los cristales, como punto de fusión, densidad y dureza, están determinadas por el tipo de fuerzas que mantienen unidas a las partículas. Cualquier cristal se puede clasificar en uno de cuatro tipos: iónico, covalente, molecular o metálico.

Sus partículas son cationes y aniones unidos por enlaces iónicos (ley de coulomb). Ejemplo: CsCl, NaCl,ZnS, CaF 2

* La mayor parte de los cristales iónicos tienen puntos de ebullición elevados, lo cual refleja la gran fuerza de cohesión que mantiene juntos a los iones

* Estos sólidos no conducen electricidad debido a que los iones están en una posición fija. Sin embargo, en el estado fundido o disueltos en agua, los iones se mueven libremente y el liquido conduce electricidad.

Sus partículas son moléculas unidas por fuerzas intermoleculares (puente de hidrógeno y Van der Waals). Ejm: SO , P , I , S , etc. 2 4 2 8

- La mayoría se funde a temperaturas menores de 100°C. - Son blandos en general. - Son malos conductores cuando están fundidos, pero algunos en solución pueden ser

conductores (hielo, CO , naftalina)2(s)

Sus partículas son átomos formando una red gigantesca de

enlaces covalentes (diamante, grafito, cuarzo (SiO ), etc)2

- Tienen altas temperaturas de fusión. Diamante (Tf= 3550°C) - Son duros, pero frágiles.

Sus partículas son cationes con electrones de valencia que se desplazan en toda la red cristalina con suma facilidad.

- Poseen brillo característico. - Algunos son blandos (1A) y la mayoría son duros (Cu, Fe, Cr, etc.) - Buen conductor del calor y la electricidad. - Son dúctiles y maleables.

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* Sólidos moleculares :

* Sólidos covalentes :

* Sólidos metálicos :

* Sólidos Iónicos :

Un sólido se convierteen un material amorfoa) El dióxido de siliciocristalino SiO , tiene 2

una estructura regularde panal. b) si se fundey luego se enfría rápidamente, eldióxido de siliciopierde su regularidady se convierte en unmaterial amorfo

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