Unidad 13
El estado sólido y líquido
13.1
Características y
propiedades
de los sólidos y
líquidos
Aspectos generales
En la teoría cinético
molecular se estudia al
estado gaseoso como
una colección de
moléculas separadas ...
Aspectos generales

La energía cinética de
las
moléculas
es
comparable con las
fuerzas de atracción
entre ellas.

Las fuer...
Aspectos generales
Se ha encontrado desde entonces que las
características de los sólidos tienen que ver
con la estructura...
Comparación
Estado sólido
Estructura
Una estructura que tiene una
forma geométrica definida,
se denomina cristal.
El acomodo ordenado ...
Estado sólido
Todos los cristales pertenecen a algunos de los
seis arreglos fundamentales de los ejes:
cúbico, tetragonal,...
Estado sólido
Por ejemplo:
Tipos de sólidos
Un sólido puede ser amorfo o cristalino.
Sólidos covalentes
grafito

diamante
Tipos de sólidos
Sólidos iónicos
Las partículas que ocupan los puntos de la red en
un sólido iónico son iones positivos y ...
Tipos de sólidos
Sólidos covalentes
En los sólidos moleculares los puntos de la red
están ocupados por moléculas.
Tipos de sólidos
Sólidos metálicos
La red cristalina de los sólidos metálicos consta
de átomos, en los cuales los electron...
Cambios de estado
El factor clave para determinar el estado físico de
una sustancia es la energía cinética promedio de
las...
Cambios de estado
Las conversiones de un estado a otro pueden
llevarse a cabo por calentamiento o
enfriamiento, es decir v...
Equilibrio entre fases
información

La presión de vapor de
un líquido es la presión
ejercida por el vapor
que está en equi...
Presión de vapor

P de vapor (mmHg)

• Curvas de presión de vapor
34,6

78,3

100

600
400
200
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20

40

60

temperatur...
Presión de vapor
• Se dice que un líquido ebulle
cuando el vapor hace burbujas
en el interior del líquido, esta
condición ...
Presión de vapor
Consecuencias

Monte Kilimanjaro (Tanzania)
5895 m de altitud, P = 350 mmHg

Teb (agua) = 79ºC
Presión de vapor
Aplicaciones
P » 2 atm
ß
Teb (agua) » 120ºC
Olla rápida

Tiempos de cocción más rápidos
Presión de vapor
• Si el punto de ebullición
depende de la presión
atmosférica, entonces:

1 atm = 100° C

0,82 atm = 94° ...
Viscosidad
• La viscosidad se relaciona con la facilidad
con la cual las moléculas individuales de un
líquido se mueven en...
Tensión superficial
• Las moléculas
situadas en la
superficie del
líquido son atraídas
hacia abajo, hacia
el seno del líqu...
Tensión superficial
H2O

Hg

• Si se aumenta la temperatura
la energía cinética hace que
las moléculas se alejen, por
tant...
Capilaridad
• La acción capilar se debe a la tensión superficial
del líquido. El líquido se adhiere o humedece las
paredes...
Capilaridad
• Dentro de un capilar se presentan simultáneamente
dos fenómenos: las fuerzas adhesivas (disímiles) y
las fue...
Cambios de estado
• Paso de sólido a líquido
Cambios de estado
• Paso de sólido a líquido

∆H +

calor de
fusión (∆H )
f

∆H −

calor de
solidifica ción
(∆Hs)
Cambios de estado
• Paso de líquido a gas
Cambios de estado
• Paso de líquido a gas

∆H −

calor de
condensaci ón
(∆Hc )

∆H +

calor de
vaporización
(∆Hv )
Curvas de calentamiento
Curvas de calentamiento
Curvas de calentamiento
• 1era etapa

Q = m • c.esp.sól • ∆T (T − T )
f
f i
Curvas de calentamiento
• 2da etapa

Q = m • ∆H
f
f
Curvas de calentamiento
• 3era etapa

Q = m • c.esp.líq •∆T (T − T )
f
f i
Curvas de calentamiento
• 4ta y
5ta
etapa

Q = m • ∆Hv
f

Q = m • c.esp.vap • ∆T (T − T )
f
f i
Cambios de estado del agua
Cuando el cambio de estado es a → entalpía de cambio de estado
presión constante
Ejemplo: agua ...
13.2
Diagrama de fases
Diagrama de fases
El estado físico de una sustancia depende no
sólo de las fuerzas de atracción
intermoleculares inherente...
Diagrama de fases
Diagrama de fases
Cada sustancia tiene ofrece de acuerdo a sus
característica un diagrama de fases.
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13.estado sólido y liquido

  1. 1. Unidad 13 El estado sólido y líquido
  2. 2. 13.1 Características y propiedades de los sólidos y líquidos
  3. 3. Aspectos generales En la teoría cinético molecular se estudia al estado gaseoso como una colección de moléculas separadas y con movimiento constante y caótico. La energía cinética promedio de las moléculas es mucho mayor que la energía que se asocia con las fuerzas de atracción entre ellas.
  4. 4. Aspectos generales La energía cinética de las moléculas es comparable con las fuerzas de atracción entre ellas. Las fuerzas de atracción son capaces de mantener a las moléculas a distancias cortas, sin embargo, la atracción intermolecular no es muy fuerte.
  5. 5. Aspectos generales Se ha encontrado desde entonces que las características de los sólidos tienen que ver con la estructura; esto es, el orden y los enlaces específicos de los átomos que constituyen el material.
  6. 6. Comparación
  7. 7. Estado sólido Estructura Una estructura que tiene una forma geométrica definida, se denomina cristal. El acomodo ordenado en tres dimensiones se llama red cristalina. La forma de la celda unitaria y, por lo tanto, de todo el cristal, depende de la fuerza de atracción entre las partículas y si son diferentes de sus tamaños relativos.
  8. 8. Estado sólido Todos los cristales pertenecen a algunos de los seis arreglos fundamentales de los ejes: cúbico, tetragonal, ortorrómbico, hexagonal, monoclínico, triclínico y romboédrico.
  9. 9. Estado sólido Por ejemplo:
  10. 10. Tipos de sólidos Un sólido puede ser amorfo o cristalino. Sólidos covalentes grafito diamante
  11. 11. Tipos de sólidos Sólidos iónicos Las partículas que ocupan los puntos de la red en un sólido iónico son iones positivos y negativos.
  12. 12. Tipos de sólidos Sólidos covalentes En los sólidos moleculares los puntos de la red están ocupados por moléculas.
  13. 13. Tipos de sólidos Sólidos metálicos La red cristalina de los sólidos metálicos consta de átomos, en los cuales los electrones externos pueden moverse libremente de átomo a átomo.
  14. 14. Cambios de estado El factor clave para determinar el estado físico de una sustancia es la energía cinética promedio de las moléculas, en relación con la energía media de las fuerzas de atracción que existen entre ellas. Las sustancias que existen como gases a temperatura ambiente poseen fuerzas de atracción intermoleculares más débiles que las que poseen los líquidos y las sustancias que son sólidas poseen atracción intermolecular más fuerte.
  15. 15. Cambios de estado Las conversiones de un estado a otro pueden llevarse a cabo por calentamiento o enfriamiento, es decir variando la energía cinética promedio de las moléculas.
  16. 16. Equilibrio entre fases información La presión de vapor de un líquido es la presión ejercida por el vapor que está en equilibrio con el líquido a una determinada temperatura. Depende de la temperatura y la naturaleza del líquido.
  17. 17. Presión de vapor P de vapor (mmHg) • Curvas de presión de vapor 34,6 78,3 100 600 400 200 0 0 20 40 60 temperatura °C 80 100
  18. 18. Presión de vapor • Se dice que un líquido ebulle cuando el vapor hace burbujas en el interior del líquido, esta condición se presenta cuando "la presión de vapor es igual a la presión externa que actúa sobre la superficie del líquido". El punto de ebullición de un líquido a 1 atmósfera de presión se conoce como punto de ebullición normal. P2 > P1 = eb.
  19. 19. Presión de vapor Consecuencias Monte Kilimanjaro (Tanzania) 5895 m de altitud, P = 350 mmHg Teb (agua) = 79ºC
  20. 20. Presión de vapor Aplicaciones P » 2 atm ß Teb (agua) » 120ºC Olla rápida Tiempos de cocción más rápidos
  21. 21. Presión de vapor • Si el punto de ebullición depende de la presión atmosférica, entonces: 1 atm = 100° C 0,82 atm = 94° C por lo tanto, el tiempo de cocción es mayor. Pvap ∝ 1 T
  22. 22. Viscosidad • La viscosidad se relaciona con la facilidad con la cual las moléculas individuales de un líquido se mueven en relación con las otras. Visc ∝ 1 T Por tanto, se puede definir viscosidad como la resistencia de un líquido a salir o a fluir.
  23. 23. Tensión superficial • Las moléculas situadas en la superficie del líquido son atraídas hacia abajo, hacia el seno del líquido, de forma que tales moléculas quedan formando una membrana o red.
  24. 24. Tensión superficial H2O Hg • Si se aumenta la temperatura la energía cinética hace que las moléculas se alejen, por tanto la tensión superficial disminuye. Tsup = 1 T
  25. 25. Capilaridad • La acción capilar se debe a la tensión superficial del líquido. El líquido se adhiere o humedece las paredes de un tubo capilar (delgado).
  26. 26. Capilaridad • Dentro de un capilar se presentan simultáneamente dos fenómenos: las fuerzas adhesivas (disímiles) y las fuerzas cohesivas (similares) Fuerzas adhesivas Hg H2O Fuerzas cohesivas
  27. 27. Cambios de estado • Paso de sólido a líquido
  28. 28. Cambios de estado • Paso de sólido a líquido ∆H + calor de fusión (∆H ) f ∆H − calor de solidifica ción (∆Hs)
  29. 29. Cambios de estado • Paso de líquido a gas
  30. 30. Cambios de estado • Paso de líquido a gas ∆H − calor de condensaci ón (∆Hc ) ∆H + calor de vaporización (∆Hv )
  31. 31. Curvas de calentamiento
  32. 32. Curvas de calentamiento
  33. 33. Curvas de calentamiento • 1era etapa Q = m • c.esp.sól • ∆T (T − T ) f f i
  34. 34. Curvas de calentamiento • 2da etapa Q = m • ∆H f f
  35. 35. Curvas de calentamiento • 3era etapa Q = m • c.esp.líq •∆T (T − T ) f f i
  36. 36. Curvas de calentamiento • 4ta y 5ta etapa Q = m • ∆Hv f Q = m • c.esp.vap • ∆T (T − T ) f f i
  37. 37. Cambios de estado del agua Cuando el cambio de estado es a → entalpía de cambio de estado presión constante Ejemplo: agua a 1 atm sometida a un calentamiento continuo T (ºC) 100 agua + vapor hielo + agua 540 kcal/kg 80 kcal/kg 0 ≈ 0.5 kcal/kg·ºC hielo 1 kcal/kg·ºC agua vapor q El cambio líquido → vapor lleva asociado un gran intercambio de energía!
  38. 38. 13.2 Diagrama de fases
  39. 39. Diagrama de fases El estado físico de una sustancia depende no sólo de las fuerzas de atracción intermoleculares inherentes, sino también de la temperatura y la presión. La información gráfica de la presión y la temperatura a la que pueden coexistir los tres estados se denomina diagrama de fases.
  40. 40. Diagrama de fases
  41. 41. Diagrama de fases Cada sustancia tiene ofrece de acuerdo a sus característica un diagrama de fases.
  42. 42. Próximo tema • Estado líquido: 13.3 Soluciones continuar retornar menú texto

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