Fuerzas Intermoleculares Liquidos y Solidos Diaposotivas
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CURSO DE QUMICA
GENERAL I
M.Sc. EMA MORENO de MEDINA
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FUERZAS
INTERMOLECULARESDE LQUIDOS Y
SLIDOS
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PROPIEDADES DE LQUIDOS , SLIDOS YGASES
Vivimos inmersos en unamezcla de gases(atmsfera de la Tierra)
Mayor conocimiento delcomportamiento de lquidosy slidos (tangibles)
La mayora de sustanciaslquidas a temperaturaambiente son sustanciasmoleculares.
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PROPIEDADES YCARACTERSTICAS DE GASES,
LQUIDOS Y SLIDOSEstado de la
materiaVolumen/Forma Densidad Compresibilidad Movimiento
molecular
Gas Asume la forma y elvolumen del recipiente
que lo contiene
Baja Muy compresible Movimiento muylibre
Lquido Tiene volumen definidopero asume la forma del
recipiente que lo
contiene
Alta Ligeramentecompresible
Se deslizan entres libremente
Slido Tiene volumen y formadefinidos
Alta Prcticamenteincompresible
Vibracionesalrededor de
posiciones fijas
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ENLACESQUMICOS
Mantienenunidos los
tomos en lasmolculas
Mantienenunidos losiones en los
cristales
Responsablesde
propiedadesfsicas yqumicas
Atraccin queuna sustanciaejerce sobre
otra
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ENLACESQUMICOS
COVALENTES
INICOSMETLICOS
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ENLACESINICOS
Transferenciacompleta deelectrones
Unasustanciacede y otra
ganaelectrones
Originacompuestos
inicos
DIFERENCIADEELECTRONEGA
TIVIDADMAYOR A 1,8
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Compuestosinicos
Todos sonSlidos a
temperaturaambiente
P.E. muy
altosEntre
1000 y 1500oC
Se disocianen agua
Conducencorrienteelctrica
(electrolitos)
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ESTRUCTURA DEL NaCl, UN COMPUESTOINICO
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ENLACESCOVALENTES
SUCEDEN
ENTRETOMOS NOMETLICOS
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ENLACE COVALENTE
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ESTRUCTURA DE LEWIS DELHCl
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ELECTRONEGATIVIDAD
CAPACIDAD DE UN TOMO UNAMOLCULA PARA ATRAER
ELECTRONES HACIA S MISMO.Linus Pauling desarroll una escala numricade electronegatividad.
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TABLA DE ELECTRONEGATIVIDAD
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CARACTERISTICAS DE LOS ENLACESCOVALENTES
Sucede entre 2 tomos nometlicos idnticos
Los electrones se compartes porigual entre los 2 tomos
No hay diferencia deelectronegatividad
Elementos diatnicos
ENLACES
COVALENTESNO POLARES
Sucede entre 2 tomos nometlicos distintos
Diferencia de electronegatividadhasta 1,8
ENLACESCOVALENTES
POLARES
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EJEMPLOS DE ENLACES
I y IElectronegatividad: I=2.52.5 2.5 =0 Enlace covalente no polar P y ClElectronegatividad: P=2.1
Cl=3.0
3.0 2.5 =0.9 Enlace covalente polar K y ClElectronegatividad: K = 0.8
3.0 0.8 = 2.2 Enlace inico
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ENLACES METLICOS
CARGA POSITIVAFORMAN RED
TRIDIMENSIONALIONES
METLICOS
DBILMENTE SUJETOS
SE DESPLAZANLIBREMENTE POR TODOEL METAL
SON LOS MEJORESCONDUCTORES DEELECTRICIDAD
ELECTRONES
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ENLACES METLICOS
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ENLACES COVALENTES
Los enlaces covalentes, quesonfuerzas dentro de las molculas,
influyen en: Forma de las molculas Energas de enlace y
Otros comportamientos.
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FUERZAS INTERMOLECULARES EINTRAMOLECUALRES
Responsables de laspropiedades
macroscpicas:
Punto Ebullicin
Punto Fusin
Fuerzas de atraccinque existen entre las
molculas
FUERZASINTERMOLECULARES
Responsables de laestabilidad de
molculasindividuales
Mantienen juntos los
tomos en unamolcula
Enlaces
FUERZASINTRAMOLECULARES
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FUERZAS
INTERMOLECULARES
GASES
Falta de F.I.permite que se
expanda y llene elrecipiente que lo
contiene
LQUIDOS
F.I. tienensuficienteintensidad paramantener juntas
las molculas
No son tan fuertespara evitar sumovimiento
(verter)
SLIDOS
F.I. son tan fuertes
que mantienenmolculas
No hay libertad demovimiento
Slidos son rgidos
Tienen estructurasmuy ordenadas
(cristales)
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FUERZAS INTERMOLECULARESDE LQUIDOS Y SLIDOS
FUERZAS INTERMOLECULARES
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FUERZAS INTERMOLECULARESDE LQUIDOS Y SLIDOS
A temperatura ambiente las fuerzasintermoleculares varan as:
GASES < LQUIDOS < SLIDOS
NaCl(s) Funde : 804 oCHierve : 1465oC a 1 atm.
N2O(g) Licua : -88.5 oCSolidifica : -102.4 oC a 1 atm.
FUERZAS INTERMOLECULARES
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FUERZAS INTERMOLECULARES
Intermolecular vs intramolecular 41 kJ para vaporizar 1 mol de H2O en su P.E(Intermolecular)
930 kJ para romper los dos enlaces O H en
1 mol de H2O ( Intramolecular) Las fuerzas intermoleculares son mas
dbiles que las fuerzas intramoleculares
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TIPOS DE FUERZAS DEATRACCIN
Fuerzas in dipolo
Fuerzas dipolo dipoloFuerzas de dispersin deLondon
Puentes de Hidrgeno
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FUERZAS DE VAN DER WAALS
Dipolo dipoloDipolo-dipolo inducidoDispersin
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TIPOS DE FUERZAS DEATRACCIN
Dependiendo del estado fsico
de una sustancia y de lanaturaleza de las molculas,ms de un tipo de interaccin
puede jugar un papel en laatraccin total entremolculas.
FUERZAS IN DIPOLO
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FUERZAS IN DIPOLOIn (catin o anin) y una carga parcial en el
extremo de una molcula polar.La fuerza depende de: Carga Tamao del in y Magnitud del dipolo.Son importantes en las soluciones de las
sustancias inicas en lquidos polares.
+ -+ - +
a) Extremo negativo de molcula polar orientado hacia un catin.
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FUERZAS IN - DIPOLO
Fuerzas de atraccin entre un ion y una molcula polar.
Interaccin ion-dipolo
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11.2
INTERACCIN DE UNA MOLCULADE AGUA CON IONES
H2O momento dipolar 1,87 DMg2+ radio inico ms pequeo (78 pm) , carga ms alta
Na+
radio inico ms grande (98 pm)
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FUERZAS DIPOLO DIPOLO
Son fuerzas que actan entre molculas polaresque estn muy prximas, generalmente son msdbiles que las fuerzas in dipolo.
Para molculas de masa y tamaosemejante, las energas de atraccin
intermoleculares aumentan cuando lapolaridad aumenta.
+ -
- +
Los dipolos estn alineados para producir una interaccin de atraccin.
+ -
+ -
-
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FUERZAS INTERMOLECULARES
Orientacin de molculas polaresen un slido
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Sustancia MasaMolecular
Uma
Momentodipolar
D
Punto deebullicin
K
Propano C3H8 44 0.1 231Eter dimetlicoCH3OCH3
46 1.3 249
Cloruro de metiloCH3Cl
50 2.0 249
AcetaldehdoCH3CHO
44 2.7 293
AcetonitriloCH3CN
41 3.9 355
PUNTOS DE EBULLICIN DE
SUSTANCIAS ORGNICAS
FUERZAS DIPOLO DIPOLO
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FUERZAS DIPOLO DIPOLO
+ -
- +
+ -
+ -
Orientacionesen que se
atraen
Orientacionesen que serepelen
ATRACCIN
NETALQUIDOS
Libre
movimiento
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FUERZAS DE DISPERSIN
Los gases no polares se pueden licuar, elloindica que debe haber alguna clase defuerzas de atraccin entre ellas.
El origen de esta atraccin fue propuesto porprimera vez en 1930 por Fritz London, fsicogermano estadounidense.
El reconoci que el movimiento de loselectrones en un tomo o en una molculapuede crear un momento dipolarinstantneo.
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DISTRIBUCIN DE CARGAS ENUN TOMO DE HELIO
-
+
e-
e-
e-
e-
-
+
Atracciones electrostticas
Momento dipo lar ins tantneo (porque slo dura unapequea fraccin de segundo)
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FUERZAS DE DISPERSIN
RECUERDE:
LAS FUERZAS DE DISPERSINEXISTEN ENTRE ESPECIES , YASEAN:
NEUTRAS CON GARGA NETA POLARES O NO POLARES
POLARIZABILIDAD
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POLARIZABILIDAD
+- +-
- +- +
Facilidad con la que una fuerza extremadistorsiona la distribucin de cargas enuna molcula.La fuerza de atraccin de un ino deuna molcula po larproduce un dipoloinducido.
INMOLCULA
POLARDIPOLO
INDUCIDO
DIPOLO
INDUCIDO
FUERZAS DE DISPERSIN
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FUERZAS DE DISPERSIN
Fuerzas de atraccin que surgen como resultado dedipolos temporales inducidos en tomos o molculas.
Interaccin de dipolos ion-inducido
Interaccin de dipolos dipolo-inducido
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DIPOLOS INDUCIDOS INTERACTUANDO ENTRE S
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FUERZAS INTERMOLECULARES
11.2
Polarizacin es la facilidad con la que la distribucion del electrn en eltomo o molcula puede ser distorsionada.
Lapolarizacinaumenta con:
mayor nmero de electrones difusin de ms nubes de electrones
Las fuerzas de
dispersin por logeneral aumentanla masa molar.
PUNTOS DE EBULLICIN DE
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PUNTOS DE EBULLICIN DEHALGENOS Y GASES NOBLES
HALGENOS P.E.(K) GASESNOBLES
P.E (K)
F2 85.1 He 4.6
Cl2 238.6 Ne 27.3
Br2 332 Ar 87.5
I2 457.6 Kr 120.9
Xe 166.1
FUERZAS DE DISPERSIN DE
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FUERZAS DE DISPERSIN DELONDON
La forma de las molculastambin influye en las F. de D.Ejm.
n-pentano neopentanoF.M. C5H12 C5H12
P.E: 309.4 K 282.7 KForma: cilndrica esfricaSuperficie: mayor menorContacto: mayor menorAtraccin: mayor menor
FUERZAS DE DISPERSIN DE
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FUERZAS DE DISPERSIN DELONDON
Las F. de D. entre molculaspolares pueden contribuir ms a lasfuerzas de atraccin totalesque lasfuerzas dipolo-dipolo. Ejm.
FUERZAS DE DISPERSIN DE
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FUERZAS DE DISPERSIN DELONDON
HBr P.E: 206.2 KFuerzas de atraccin totales ms fuertesEs menos polar, 0.79 D
P.M. mayorMs polarizable, F. de D. ms fuertes
HCl P.E: 189.5 K
Mayor polaridad, 1.03 DP.M. menor
FUERZAS DE DISPERSIN DE
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FUERZAS DE DISPERSIN DELONDON
Si las molculas tienen: F.D. aproximadamente
iguales Fuerzas de atraccin se
incrementan con
POLARIDAD
Tamaoy formasimilares
Fuerzas de atraccin seincrementan con aumentode PESO MOLECUALR
Fuerzas de dispersinmayores
Polaridady formasimilares
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S
Qu tipos de fuerzas intermoleculares existen entre cada unade las siguientes molculas?
HBrHBr es una molcula polar: interaccin dipolo-dipolo.Tambin hay fuerzas de dispersin entre molculas deHBr.
CH4CH4es no polar: fuerzas de dispersin.
SO2SO2es una molcula polar: fuerzas dipolo-dipolo.Tambin hay fuerzas de dispersin entre las molculas
de SO2.
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EJERCICIOS
Cul de las siguientes sustancias puede existircomo gas y como slido a la temperaturaambiente y a la presin atmosfrica normal?
P4O10
Cl2
AgCl
I2
RESPUESTA
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RESPUESTA
Qu sustancia tiene las fuerzas de atraccinms dbiles?
Mientras ms dbiles sean ms probable queexista como gas a cualquier temperatura ypresin, as:
Cl2: no polar, menor P.M, es gas
AgCl: menor probabilidad de ser gas por losenlaces inicos que son fuertes formando unslido.
ENLACE POR PUENTE DE HIDRGENO
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ENLACE POR PUENTE DE HIDRGENO
El enlace por puente de hidrgenoes una interaccin
dipolo-dipolo especial entre el tomo de hidrgeno en unenlace polar N-H, O-H, o F-H y un tomo electronegativode O, N o F (par de electrones libres)
A H B A H Aor
A & B son N, O, o F
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PUENTES DE HIDRGENO
PUENTE DEHIDRGENO
Ms fuerte quedipolo-dipolo o de
dispersin
INTERACCINCOULMBICA
PAR LIBRE DEELECTRONES DEL
TOMOELECTRONEGATIVO
Y EL NCLEO DEHIDRGENO
Enlace por puente de hidrgeno
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p p g
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Por qu se considera al enlace por puente de hidrgeno comouna interaccin dipolo-dipolo especial?
Disminucin del PMDisminucin del puntode ebullicin
PUENTES DE
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PUENTES DEHIDRGENO
Molcula de AGUA
enlace polar:
H-Opar de electrones no compartidodetomo electronegativo
O
PUENTES DE HIDRGENO EN
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PUENTES DE HIDRGENO ENLA MOLCULA DE H2O(S)
EL AGUA ES UNA SUSTANCIA NICA
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Densidad mxima40C
El hielo es menos denso que el agua
Densidad del agua
11.3
EL AGUA ES UNA SUSTANCIA NICA
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EJERCICIOS
Enumere las sustancias en orden creciente desus P.E:
BaCl2
H2CO
HF
Ne
RESPUESTA
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RESPUESTABaCl2: por ser sustancia inica tiene P.E mselevado.
Para el resto de sustancias depende de: P.M,polaridad y puentes de H
CO,HF y Ne tienen P.M aproximadamente
iguales
RESPUESTA
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RESPUESTA
HF tiene puentes de H por lo tanto P.E mselevado de los 3, le sigue el
CO ligeramente polar y P.M elevado
Finalmente el Ne que es no polar
H2:no polar y P.M bajo, P.E ms bajo
RESPUESTA
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RESPUESTA
Puntos de ebullicin reales:
BaCl2 1813.0 K
HF 293.0 K
CO 83.0 KNe 27.0 K
H2 20.0 K
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TALLER
Por qu es ms fcil licuar losgases cuando estn comprimidos?
RESPUESTA: Las molculas al estar ms juntas
ejercen mayor fuerza de atraccin.Hay menos espacio vaco entre ellas
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TALLER
Qu fuerzas de atraccinintermoleculares existen entre?
a) Todas las molculasb) Molculas polaresc) El tomo de H de un enlace polar y
un tomo electronegativo
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TALLER
RESPUESTAa) Todas las molculas: fuerzas de
dispersin (polares o no polares)b) Molculas polares: fuerzas dipolo -
dipoloc) El tomo de H de un enlace polar y
un tomo electronegativo: puentesde hidrgeno
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TALLER
Qu clase de fuerzas de atraccinhay que vencer para:
a) Fundir el hielob) Hervir el bromoc) Fundir el NaCld) Disociar el F2en tomos de Fe) Fundir el CCl4f) Sublimar el I2
TALLER
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TALLER RESPUESTA:a) Fundir el hielo: puentes de hidrgenob) Hervir el bromo: fuerzas de dispersin
de London
c) Fundir el NaCl: enlaces inicosd) Disociar el F2en tomos de F: enlaces
covalentes
e) Fundir el CCl4:fuerzas de dispersinde Londonf) Sublimar el I2:fuerzas de dispersin
de London
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DEBER
Cul es la naturaleza de la principalfuerza de atraccin de cada uno de loscasos siguientes?
a) Xe(l)b) NH3(l)c) PCl3(l)d)
H2O y Fe3+
en FeCl3(ac)e) CH3OH(l)f) CH3F(l)
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DEBER
Cul de las molculas siguientes esperaque sea la ms polarizable? Explique.Br2, Cl2, I2, F2
Qu molcula de cada par de lassustancias siguientes esperara quetuviera el P.E ms elevado?
a) N2u O2
b) CH4 SiH4c) NaCl CH3Cld) C2H5Cl C2H5OH
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DEBER
Cules de las siguientes especiespueden formar enlaces dehidrgeno con el H2O?
a) CH3OCH3b) CH4c) F-d) HCOOHe) Na+
PROPIEDADES DE LOS
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PROPIEDADES DE LOSLQUIDOS
TENSIN SUPERFICIAL
VISCOSIDAD
PROPIEDADES DE LOS LQUIDOS
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Q
TENSIN SUPERFICIAL
Es la cantidad de energa requerida para dilatar o aumentar la
superficie de un lquido por unidad de rea.
Fuerzasintermoleculares
fuertes
Alta tensin
superficialAgua: 7,29 x 10-2J/m2a 20oC
Insectos caminanAguja flota
PROPIEDADES DE LOS LQUIDOS
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TENSIN SUPERFICIAL
El Hg tiene un valor de
46 x 10-2J/m2
Debido a los fuertes enlaces metlicosentre los tomos.
PROPIEDADESDE LOS LQUIDOS
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QCohesines la atraccin intermolecular entre molculas similares.
11.3
Adhesines la fuerza que une una sustancia a una superficie.
Menisco extremo superior curvado que se forma en un lquido que seencuentra en un vidrio (U), Hg curvado hacia abajo
Adhesin
Cohesin
PROPIEDADES DE LOS LQUIDOS
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PROPIEDADES DE LOS LQUIDOS
ACCIN CAPILAR Ascenso de lquidos entubos muy angostos
Fuerzas de atraccinentre lquido y paredestienden aumentar reasuperficial del lquido y
ste sube hasta
Fuerzas de
atraccin
Fuerzas decohesin
FUERZA DE GRAVEDAD
PROPIEDADES DE LOS LQUIDOS
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ACCIN CAPILAR
Agua
NutrientesAsciendanpor tallos
deplantas
PROPIEDADES DE LOS LQUIDOS
http://%20window.close%28%29/ -
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Viscosidades una medida de la resistencia de un lquidopara fluir.
Fuerzasintermolecularesfuertes
Alta viscosidadMelazas y lquidos
para motor
VISCOSIDAD
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Agua a 20 oCtiene 1.00 x 10-3 N-s/m2
a 80o
C es 0 356 x 10-3
N-s/m2
Aumentatemperatura
Aumentaenergacintica demolculas
Se puedenvencerfuerzas de
atraccin demolculas
PROPIEDADES DE LOS LQUIDOS
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DETERMINACINDE VISCOSIDAD
Velocidad decada debalines a
travs de unlquido
Tiempo quefluye lquido
a travs de
tubo delgadoPor accin de
gravedad
PROPIEDADES DE LOS LQUIDOS
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VISCOSIDAD:
SAE (Sociedad de IngenierosAutomotrices de EE.UU)
ha establecido valores de viscosidad.Nmero > viscosidad > a cualquiertemperatura.
Aceite SAE 40 ms viscoso que SAE 10
PROPIEDADES DE LOS LQUIDOS
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VISCOSIDAD:
La viscosidad disminuye con el aumentode temperatura.
Un aceite multigradoSAE 10W/40 (Winter, invierno) tiene la
viscosidad de uno SAE 10 a -18 oC yde uno SAE 40 a 99 oC.
OrdenamientoSLIDOS
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CRISTALINOSCuarzo SiO2,
diamante
Ordenamientoestricto y regular
tomos, molculas oiones ocupan
posiciones especficas Fuerzas
intermolecularesmximas (inicas,covalentes , puentesde hidrgeno, van
der Waals) Funden a temp.especficas
AMORFOSVidrio
caucho
Carecen deordenamientodefinido
Intensidad deF.I.varan
No funden a temp.especficas
Se suavizan
SLIDOS
ESTRUCTURA DE LOS SLIDOS CRISTALINOS
http://www.freepik.es/index.php?goto=27&id=aHR0cDovL3d3dy5waG90b3hwcmVzcy5jb20vc3RvY2stcGhvdG9zL2hvdXNlL2dsYXNzL2hvbWUvMjUxNjcz&fileid=482 -
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Celda unitaria
punto deentrecruzamiento
Celdas unitarias en 3 dimensiones
En los puntosdeentrecruzamiento:
tomos
Molculas
Iones
Se repite en unslido cristalino
Unidad estructuralbsicaCELDA UNITARIA
ESTRUCTURA DE LOS SLIDOS
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Un slido cristalino sepuede representarcomo un arreglotridimensional depuntos denominado
RETCULO CRISTALINORED CRISTALINA
Celdas unitarias sonparaleleppedos (6
lados)
CELDAS UNITARIAS
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CBICASENCILLA
Punto deretculo sloen esquinas
CBICACENTRADA
EN ELCUERPOUn punto dered en centrode celdaunitaria as
como en cadaesquina
CBICACENTRADA
EN LASCARASPuntoscentrados encaras as comoen cada
esquina
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11.4
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Compartido por 8celdas unitarias
Compartido por 2celdas unitarias
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1 tomo/celda unitaria
(8 x 1/8 = 1)
2 tomos/celda unitaria
(8 x 1/8 + 1 = 2)
4 tomos/celda unitaria
(8 x 1/8 + 6 x 1/2 = 4)
ESTRUCTURA DE LOS SLIDOS
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ESTRUCTURA DE LOS SLIDOS
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ESTRUCTURA DE LOS SLIDOS
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Determineel nmerode iones Nay de iones
cloro en unaceldaunitaria decloruro de
sodio
ESTRUCTURA DEL NaCl
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Na+: en arista se comparte con
4 celdas unitariasEn el centro del cubo hay un Na+entero(12 aristas x Na+ )+ (1 Na+entero centro)= 4 Na+
Cl-: en vrtices se compartecon 8 celdas unitariasEn cada cara se comparte con 2
celdas unitarias(8 esquinas x 1/8 ) + (6 caras x) = 4 Cl-
Cuando la plata se cristaliza, forma celdas cbicas det d L l it d d l i t d l ld
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cara centrada. La longitud de la arista de la celdaunitaria es de 409 pm. Calcular la densidad de la plata.
d= mV
V= a3 = (409 pm)3= 6.83 x 10-23cm3
4 tomos/celda unitaria en una celda cbica de cara centrada
m= 4 Ag tomos 107.9 gmol Ag
x 1 mol Ag6.022 x 1023tomos
x = 7.17 x 10-22g
d=m
V
7.17 x 10-22g
6.83 x 10-23cm3= = 10.5 g/cm3
TIPOS DE CRISTALES
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INICO
Atraccinelectrosttica
Pntos de
entrecruzamientoocupado por iones
Duros, quebradizos,P.F. alto, malosconductiores de
calor y electricidad.NaCl, LiF, MgO,
CaCO3
COVALENTE
Enlace covalentePuntos de
entrecruzamiento
ocupados portomos
Duros, P.F. alto,malos conductores.
C (diamante)SiO2 (cuarzo)
MOLECULAR
Fuerzas dedispersin,
dipolo-dipolo,
puentes H
Suaves, P.F. bajos,malos conductores.
Ar, CO2, I2, H2O,C12H22O11(sacarosa)
METLICO
Enlace metlico
Suave a duro, P.F.alto a bajo, buenos
conductores.Todos los metales:
Na, Mg, Fe, cu
CRISTALES INICOS
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CRISTALES INICOS
CsCl ZnS CaF2
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CRISTALES COVALENTES
diamante grafito
tomos de
carbono
CRISTALES MOLECULARES
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CRISTALES MOLECULARES
SO2
DIXIDODE AZUFRE
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CRISTALES METLICOS
Corte transversal de un cristal metlico
ncleo y capainterna e-
mar mvil
de e-
EMPAQUETAMIENTO COMPACTO
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DE ESFERAS (slidos metlicos)
a) Primera capa: cada esfera en contacto con otras seisb) La segunda capa se sita en depresiones de la primerac) Cada esfera en la tercera capa se sita directamente sobre una
Esfera en la primera capa (estructura empaquetada hexagonal)
Estructuras de cristales metlicos
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SLIDOS AMORFOS
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Un vidrioes un producto de fusin de materiales inorgnicos
pticamente transparente, que tiene un estado fro rgido sincristalizacin
Cuarzocristalino (SiO2)
Vidrio de cuarzono cristalino
DEBER
R li l 7 ti d ld
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Realizar los 7 tipos de celdas
unitariasLa estructura de: Cloruro de sodio
Cloruro de cesio Sulfuro de zinc Fluoruro de calcio
Empaquetamiento compactohexagonal Empaquetamiento compacto
cbico DIFRACCIN DE Rx
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CAMBIOS DE ESTADO
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CAMBIOS DEFASE
transiciones defase
CAMBIOS DE ESTADO
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Cambio de estadoCambio E del sistema
Slido se fundeCALOR FUSIN
ENTALPA DE FUSIN
Hielo: 6,01 kJ/mol
Lquido se vaporiceCALORVAPORIZACIN
ENTALPA DEVAPORIZACIN
Agua: 40,67 kJ/mol
Slido se sublimeCALOR DESUBLIMACIN
ENTALPA DESUBLIMACIN
Hsub= Hfus + Hvap
CAMBIOS DE ESTADO
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Energa es paracompensar fuerzas
de atraccin entrelas molculas y nopara aumentar la Ecpromedio.
CAMBIOS DE ENTALPA
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CAMBIOS DE ENTALPA
Hsub= Hfus + hvapLey de Hess
La entalpa o cambio de calor paratodo el proceso, es la misma si lasustancia pasa directamente deslido a vapor , o si pasa de slido a
lquido y luego a vapor.Ecuacin vlida si los cambios de fase
suceden a la misma temperatura.
CALOR ESPECFICO (s)
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CALOR ESPECFICO (s)
Es la cantidad de calor que serequiere para elevar un grado Celsiusla temperatura de un gramo de
sustancia.
Unidades: J/g oC
CAPACIDAD CALORFICA (C)
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CAPACIDAD CALORFICA (C)
Es la cantidad de calor que serequiere para elevar un grado Celsiusla temperatura de una determinada
cantidad de sustancia.
Unidades: J/ oC
RELACIONES
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RELACIONES
C = ms m = masa Para el agua s: 4,184 J/ g oC La capacidad calorfica para 60 g de
agua es
C= 60g x 4,184 J/ g oC = 251 J/oC
EJERCICIOS
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EJERCICIOS
Calcular la capacidad calorfica para46 g de Hg. s= 0,139 J/ g oC
Calcular la capacidad calorfica para
2 moles de alcohol etlico. s= 2,46 J/ g oC
CAMBIO DE CALOR (q)
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CAMBIO DE CALOR (q)
q = ms tt = tfinal - tinicial
q = C t
q + : procesos endotrmicos q - : procesos exotrmicos
EJERCICIOS
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EJERCICIOS
Una muestra de 466 g agua secalienta desde 8,5 hasta 74,6 oC.Calcule la cantidad de calor (kJ) eindique si es proceso exo oendotrmico.
Una barra de hierro cuya masa es de869 g se enfra a partir de 94 a 5 oC.
Calcule la cantidad de calor (kJ) eindique si es proceso exo oendotrmico. s= 0,444 J/ g oC
EJERCICIO
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EJERCICIO
Calcule la cantidad de energa (kJ)que se necesita para calentar 346 gde agua lquida desde 0oC a 128oC .
Supngase que el calor especfico delagua (s) es 4,184 J/g oC en todo elintervalo lquido y el calor especfico
del vapor es de 1,99 J/go
C.
SOLUCIN
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SOLUCIN
Se calcula el cambio de calor en cadaetapa
a) calentamiento de 0oC a 100oC
q1= ms tq1 = 145 kJb) evaporacin a 100 oC de 346 g H2OHvap = 40,67 kJ/molq2 =346 gx(1mol H2O/18 gH2O)x40,67 kJ/mol
q2= 782 kJ
SOLUCIN
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SOLUCIN
c) calentamiento del vapor de 100oC a128oC
q = ms t
q= 40,53 kJENERGA GLOBAL:qglobal= q1+ q2+q3qglobal= 967 kJTodos los valores de q son + se absorbi calor
durante la transicin de fase
EJERCICIO
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EJERCICIO
Calcule el cambio de entalpa paraconvertir 1.00 mol de hielo de -50 Cen vapor de agua a 150 C bajo una
presin constante de 1 atm.
CALORES ESPECIFICOS AGUA EN TRES FASES (J / g K)
VAPOR LQUIDO SLIDO
1.84 J / gK 4.18 J / gK 2.03 J / gKCambios de entalpa (kJ / mol)
Calor de vaporizacin Calor de fusin
40.67 kJ/mol. 6.01 kJ/mol
PRESIN DE VAPOR
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Lapresin de vapor en equilibrioes la presin de vapor medidacuando existe un equilibrio dinmico entre la condensacin y laevaporacin.
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evaporacin.
H2O (l) H2O (g)
Tasa decondensacin
Tasa deevaporacin
=
Equilibrio dinmico
Elpunto de ebullicin es la temperatura en la cual la presin devapor (en equilibrio) de un lquido es igual a la presin externa.
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Elpunto de ebullicin normal es la temperatura en la cual un lquidohierve cuando la presin externa es de 1 atm.
PUNTO DE EBULLICIN
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Calor molar de vaporizacin (DHvap) es la energa requerida paravaporizar 1 mol de un lquido en su punto de ebullicin.
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ln P= - DHvap
RT+ C
Ecuacin de Clausius-Clapeyron
P= (equilibrio) presin de vaporT= temperatura (K)
R= constante de gas(8.314 J/Kmol)
Presin de vapor contra temperatura
ECUACIN DE CLAUSIUS CLAPEYRON A OTRA TEMPERATURA
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EJERCICIO
El ter dietlico es un lquido orgnico voltil y muy inflamable que seutiliza como disolvente. La presin de vapor del ter dietlico es 401mmHg a 18oC . Calcule su presin de vapor a 32oC.
La presin de vapor del etanol es 100 mmHg a 34,9 oC. Cal es supresin de vapor a 63,5 oC. ?
ln P= -DH
vap
RT+ C
Ecuacin de Clausius-Clapeyron
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Fu
sin
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Congelacin
H2O (s) H2O (l)
Elpunto de fusin de un slidoo elpunto de congelacin deun lquido es la temperatura en lacual las fases slida y lquidacoexisten en equilibrio.
Calor molar de fusin (DHfus) es la energa requerida para fundir 1mol de una sustancia slida en su punto de congelacin.
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Destilacin
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Sedimentacin
H2O (s) H2O (g)
Calor molar de destilacin(sublimacin) (Hsub) es laenerga requerida para destilar 1mol de un slido.
Hsub = Hfus+ Hvap
( Ley de Hess)
La temperatura crtica (Tc) es la temperatura por arriba de la cual elgas no puede licuarse, no importa cun grande sea la presin aplicada.
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Lapresin crtica (Pc)es la presin mnima quedebe aplicarse paraocasionar licuefaccin a latemperatura crtica.
Intil licuar un gas aumentando la presin si est a unatemperatura superior a la crtica.
CAMBIOS DE ESTADO
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TEMPERATURA Y PRESIN CRTICA
O2T.C: -118,8 oC P.C: 49,7 atmDebe ser enfriado a una temperatura inferior a
la crtica antes de que se pueda licuar por
presin.NH3T.C: 132,4 oC P.C: 111,5 atmSe puede licuar a temperatura ambiente
comprimiendo el gas a una presin adecuada.
DIAGRAMA DE FASESEs una forma grfica de resumir las condiciones
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Es una forma grfica de resumir las condicionesbajo las cuales se da un equilibrio entre estados
diferentes de la materia.
Efecto del aumento de la presin en el punto de fusindel hielo y el punto de ebullicin del agua
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DIAGRAMAS DE FASES
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DIAGRAMA DE FASE DEL AGUA
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Describa los cambios defase que sucedencuando al agua seconserva
a) A 0oC mientras la
presin aumenta apartir del punto 1 al5 (vertical)
b) A 1,0 atm mientrasla temperatura se
incrementa desde elpunto 6 hasta el 9(horiuzontal)
PUNTO DE EBULLICINDescribe lo que sucede cuando en una
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7/22/2019 Fuerzas Intermoleculares Liquidos y Solidos Diaposotivas
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Describe lo que sucede cuando en una
muestra de CO2inicialmente a 1 atm y-60oCa) La presin aumenta a temperatura
constante hasta 60 atmb) Despus de a), la temperaturaaumenta de -20oC mientras la presinpermanece constante a 60 atm
CO2(g) CO2(s) CO2(s) CO2(l)
DIAGRAMA DE FASESEl punto triple del CO2 est a 5.11 atm y -
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El punto triple del CO2est a 5.11 atm y 56.4C, y el punto crtico est a 73 atm y
31.1C. Cul de los enunciadossiguientes es incorrecto?
puede existir lquido a presiones
menores que 73 atmpuede existir slido por encima de 73atm
L a condensacin no es posible por
encima de 32C
hay sublimacin a presiones por debajode 4 atm
no puede haber coexistencia de slido y
gas por encima de 73 atm
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7/22/2019 Fuerzas Intermoleculares Liquidos y Solidos Diaposotivas
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DEBER
En qu se base el enfriamiento de un
refrigerador?
Cmo se mantiene la temperatura en nuestrocuerpo?
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7/22/2019 Fuerzas Intermoleculares Liquidos y Solidos Diaposotivas
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DEBER
Consultar la extraccin con fluidossupercrticos.
Cmo se realiza la deshidratacinde los alimentos?