Este documento presenta un resumen del capítulo 3 sobre líquidos de un libro de Química General I. Explica conceptos clave como fuerzas intermoleculares, estado líquido, diagrama de fases, evaporación, presión de vapor, cambios de estado y comparación de los tres estados de la materia. También incluye detalles sobre viscosidad, tensión superficial, acción capilar y ecuaciones como la de Clausius-Clapeyron.
1. Química General I
Profesor: Ing. Justo Huayamave N.
CAPITULO 3:
Líquidos
Instituto de Ciencias Químicas y Ambie
2. Líquidos – Contenido
Fuerzas intermoleculares.
El estado líquido: viscosidad, tensión
superficial, acción capilar.
Diagrama de fases: reglas de las fases,
condiciones críticas.
La evaporación y la presión de vapor en estado
de equilibrio.
Cambios de estado y comparación de los tres
estados de la materia.
Los sólidos no cristalinos y los líquidos
inmóviles
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3. FUERZAS INTERMOLECULARES
Son fuerzas de distinta intensidad que
mantienen mas o menos unidas a las
moléculas entre si.
Se deben a la estructura de las moléculas
Determinan las propiedades de las
sustancias, como: estado de agregación,
punto de ebullición, solubilidad, etc.
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4. TIPOS DE FUERZAS DE ATRACCIÓN
Fuerzas de Londón
Dipolo-Dipolo inducido
Ion-dipolo
Dipolo-Dipolo
Puente de hidrógeno
Símbolos a usar
+
+ -
- + ++
+
+
+
+
Molécula no polar Dipolo inducido Dipolo
+
+
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5. FUERZAS DE LONDON
Cuando los electrones de una molécula adquieren
momentáneamente una distribución no uniforme
hacen que en la molécula se forme un dipolo
inducido.
La intensidad de las fuerzas de London depende
de:
– Facilidad con la que los electrones se
polarizan
– Número de electrones en la molécula.
– De la fuerza con que los sujeta la atracción
nuclear
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6. FUERZAS DE LONDON
Distribución electrónica no uniforme que
provoca un dipolo inducido
- + - +
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7. FUERZAS DIPOLO-DIPOLO
Ocurren entre moléculas polares o dos
grupos polares de una misma molécula
cuando esta es grande.
La intensidad aumenta con el incremento
de la polaridad
+ - +
+ -- + - ++ -
+ - +
+ +
+
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8. ION-DIPOLO
Es la fuerza que existe entre un ion y la
carga parcial de un extremo de una
molécula polar
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9. PUENTE DE HIDRÓGRNO
Se produce entre un átomo de hidrógeno
de un enlace polar y un par de electrones
de un ion o átomo electronegativo como
F,N,O.
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10. Estado líquido de la materia
Viscosidad: Propiedad de un líquido que
tiende a oponerse a su flujo. Es una medida de
la resistencia que ofrece una capa del líquido a
desplazarse sobre la capa adyacente. Depende
de la temperatura.
Unidades:
1 poise= 10E1Pa.S]=[Kg.S1E.mE1]
stokes = cm2/s
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11. Viscosímetro
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12. Otras unidades de viscosidad
Viscosidad Saybolt: indica el tiempo que
transcurre para fluir 60cc de aceite por un
orificio calibrado y su resultado se expresa como
Segundos Saybolt Universal (ssu)
Viscosidad Engler: indica el cociente entre el
tiempo de salida de 200mL de aceite y la misma
cantidad de agua, por un orificio calibrado.
Viscosidad Redwood: indica el tiempo que
transcurre para fluir 500cc de aceite por un
orificio calibrado.
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13. Viscosidad
La viscosidad puede ser
determinada midiendo
el tiempo que tarda el
fluido en fluir a través
de una determinada
temperatura.
Esta temperatura suele
ser 100º F y 210º F
(37.8º C y 98.9º C)
Existen varios sistemas
de unidades
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14. Tensión superficial
Miden las
fuerzas que
hay que
vencer para
poder
expandir el
área
superficial
de un líquido
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16. Acción capilar
Cuando las fuerzas de
adhesión (líquido-
superficie) exceden a la
fuerza de cohesión
(líquido-líquido), el
líquido continúa
ascendiendo por los lados
del tubo hasta que
alcanza el equilibrio entre
las fuerzas de adhesión y
el peso del líquido
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17. Cambios de fase
Todo estado de agregación de la materia puede
cambiar a los demás estados de la materia.
Cualquier cambio de fase va acompañado por un
cambio en la energía (ΔH) del sistema
ΔH-entalpía (contenido calorífico) Julios o Kj
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18. Cambios de fase
Gas
Vaporización Condensación
Energía del sistema
Sublimación Deposición
Líquido
Fusión Solidificación
Sólido
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19. Curvas de calentamiento
Son gráficos
que
relacionan
la
temperatura
del sistema
contra la
cantidad de
calor
agregada.
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20. Evaporación (vaporización)
Es el proceso por el cual las
moléculas de la superficie del líquido
se desprenden y pasan a la fase
gaseosa.
A mayor área superficial y mayor
temperatura mayor evaporación
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21. Presión de vapor
La presión parcial de las moléculas de
vapor por encima de la superficie a un
líquido es la presión de vapor.
Presión = 0
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22. Punto de ebullición
Es la temperatura a la cual la presión
de vapor del líquido es igual a la
presión externa.
Gráfico: Presión de vapor de cuatro líquidos
comunes en función de la temperatura.
(hacer clic en la gráfica correspondiente)
Éter dietílico Agua
Diagrama de Fase
Alcohol etílico Etilenglicol
(ethanol)
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23. Página
34.6ºC anterior
Punto
800 ebullición
760
Punto de Ebullición
Presión de Vapor (torr)
Éter Normal
600 dietílico
400
200
0
0 20 40 60 80 100
Temperatura (ºC) Instituto de Ciencias Químicas y Ambien
24. Página
78.3ºC anterior
Punto
800 ebullición
760
Punto de Ebullición
Presión de Vapor (torr)
Normal
600
Alcohol etílico
400 (ethanol)
200
0
0 20 40 60 80 100
Temperatura (ºC) Instituto de Ciencias Químicas y Ambien
25. Página
100ºC anterior
Punto
800 ebullición
760
Punto de Ebullición
Presión de Vapor (torr)
Normal
600
Agua
400
200
0
0 20 40 60 80 100
Temperatura (ºC) Instituto de Ciencias Químicas y Ambien
26. Página
anterior
Punto
800 ebullición
760
Punto de Ebullición
Presión de Vapor (torr)
Normal
600
400
200
Etilenglicol
0
0 20 40 60 80 100
Temperatura (ºC) Instituto de Ciencias Químicas y Ambien
27. Ecuación de Clausius-Clapeyron
Cuando se trabaja con dos variables, tales
como presión de vapor y temperatura, es
preferible trabajar en funciones lineales
(líneas rectas).
En este caso es posible encontrar una
relación lineal haciendo un simple cambio de
variables.
− ∆H vap
ln P = +C
RT
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28. Ecuación de Clausius-Clapeyron
La ecuación de Clausius-Clapeyron se emplea
para tres tipos de cálculos.
Predecir la presión de vapor de un líquido a
una temperatura determinada.
Determinar la temperatura a la cual el líquido
tiene presión de vapor específica.
Evaluar ΔHvap a partir de la determinación de
presiones de vapor a distintas temperaturas.
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29. Ecuación de Clausius-Clapeyron
− ∆H vap 1
ln P =
+ C
T
R
Y = mX +b
− ∆H vap
Pendiente : m =
R
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30. Ecuación de Clausius-Clapeyron
Con los siguientes datos grafique lnP vs. 1/T y
determine el calor molar de vaporización del
mercurio (Hg).
Temperatura (K) 200 250 300 320 340
Presión (mm Hg) 17,3 74,4 246,8 376,3 557,9
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31. Con los siguientes datos grafique lnP vs. 1/T y determine el calor molar de
vaporización del mercurio (Hg).
8 Presión
(mmHg)
Ln P Temperatura
(K)
1/T
7 − ∆H vap 17,3 2.851 200 0.005
ln P = +C
RT 74,4 4.31 250 0.004
(y2,x2)
6 246,8 5.51 300 0.0033
376,3 5.93 320 0.0031
5 557,9 6.32 340 0.0029
Ln P
∆y
4 m=−
∆H vap
R = 8.31 J / mol.K
(y1,x1) R
3 m = −1651.9
∆x
∆H vap = −m * R
2 ∆H vap = −( −1651.9 * 8.314 J / mol * K )
∆H vap = 13733.9 J
1
1 2 3 4 5 6 X10-3
1/T
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32. Ejercicio: ecuación de Clausius-Clapeyron
El diclorometano (CH2Cl2) es un solvente
orgánico utilizado para remover la cafeína de
los granos de café. Con los datos de presión de
vapor del diclorometano a diferentes
temperaturas grafique la línea correspondiente
y a partir de ella determine la entalpía de
vaporización del solvente.
Presión 80,1 133,6 213,3 329,6 495,4 724,4
(mmHg)
Temperatura 263 273 283 293 303 313
(K)
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33. Diagramas de fases
Los diagramas de fase de temperatura –
presión ilustran las condiciones bajo las
cuales una sustancia puede existir como
sólido, líquido o vapor, así como las
condiciones que puedan causar cambios de
estado.
Representan las condiciones de temperatura y
presión en donde pueden coexistir diferentes
clases en equilibrio
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34. Diagrama de fase del agua
B
C
218
atm
líquido
sólido
1atm
Presión
O
6.03
X10-3
vapor
0 A
0 0.01 100 374
Temperatura
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36. Diagrama de fase del agua
OC: cualquier punto sobre esta línea
describe un conjunto de condiciones de
temperatura y presión bajo las cuales el
líquido y el vapor pueden coexistir.
AO: presión de vapor para el sólido.
Representa un conjunto de puntos que
describen condiciones posibles de presión
temperatura para el equilibrio sólido-
vapor.
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37. Diagrama de fase del agua
BO: línea del punto de fusión, representa
el equilibrio sólido-líquido.
O: punto triple. El sólido, el líquido y el
vapor pueden coexistir a 0.01° C (273.16°)
y 0.00603 atm (4.58 torr)
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38. Condiciones críticas
Punto crítico: punto en el que mas allá de
él no se puede distinguir las fases líquidas
y gaseosas
Temperatura crítica: es la temperatura mas
alta a la cual una sustancia puede existir
como líquido
Presión crítica: es la que debe aplicarse
para la licuefacción de un gas (vapor) en
su temperatura crítica.
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39. Ejercicio …
Los puntos de fusión y de ebullición
normales del O2 son –218 y –138°C,
respectivamente. Su punto triple está a –
219°C y 1.14 torr, y su punto crítico está a
–119°C y 49.8 atm.
Dibuje el diagrama de fases del O2,
mostrando los cuatro puntos indicados
aquí e indicando de que cada fase.
¿Qué es más denso? O2(s) u O2(l)?
Explique su respuesta.
Al calentarse el O2 sólido, ¿sublima o
funde a una presión de 1 atm?
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