1. Fuerzasintermoleculares, líquidos y sólidos Capítulo 11. Brown, T., LeMay H. & B. Bursten. (2004). Química La Ciencia Central. 9na Edición. Prentice Hall. Dr. Luis Domínguez Química General I (P012) – 2008 II

2. Dr. Luis Dominguez - 2008 II Estados de la materia

3. La fuerza que une a los átomos de una molécula es una fuerza química o intramolecular. La fuerza que une a las moléculas es una fuerza física o intermolecular. Dr. Luis Dominguez - 2008 II Fuerzas intermoleculares

4. Existen tres tipos de fuerzas de atracción intermolecular (llamadas fuerzas de van der Waals): Fuerzas ion-dipolo Fuerzas dipolo-dipolo Fuerzas de dispersión de London Dr. Luis Dominguez - 2008 II Fuerzas intermoleculares Todas de naturaleza electrostática!

5. En general, las fuerzas de van der Waals poseen solo un 15% en magnitud que la fuerza de los enlaces iónicos o covalentes. Dr. Luis Dominguez - 2008 II Magnitud de las fuerzas intermoleculares Talves a uno de ustedes caballeros le importaría decirme que es lo que encuentran tan atractivo en la ventana…!

6. La fuerza que une un ión (X+ o X-) y la carga parcial de un extremo de una molécula polar se conoce como fuerza ion-dipolo. Dr. Luis Dominguez - 2008 II Fuerzas intermoleculares1. Fuerzas Ion-dipolo NaCl + H20 Y que pasa con el momento dipolar?

7. Dr. Luis Dominguez - 2008 II Fuerzas intermoleculares1. Fuerzas Ion-dipolo Momento dipolar neto () de algunas moléculas Mayor momento dipolar neto, mayor fuerza ion-dipolo, mayor punto de ebullición

8. Dr. Luis Dominguez - 2008 II Fuerzas intermoleculares1. Fuerzas Ion-dipolo Mayor momento dipolar neto, mayor fuerza ion-dipolo, mayor punto de ebullición

9. Dr. Luis Dominguez - 2008 II Fuerzas intermoleculares2. Fuerzas dipolo-dipolo Fuerzas dipolo-dipolo existen entre moléculas polares neutras (no polares). Cada lado de la molécula neutra posee una carga parcial (+ o -). Si los extremos con carga opuesta se encuentran, se genera una fuerza electrostática. Mas débiles que las fuerzas ion-dipolo

10. Dr. Luis Dominguez - 2008 II Fuerzas intermoleculares2. Fuerzas dipolo-dipolo

11. Dr. Luis Dominguez - 2008 II Fuerzas intermoleculares3. Fuerzas de dispersión de London No puede existir fuerzas dipolo entre moléculas y átomos no polares. Sin embargo, el movimiento de los electrones en un átomo o molécula puede crear un momento dipolar instantáneo.

12. Dr. Luis Dominguez - 2008 II Fuerzas intermoleculares3. Fuerzas de dispersión de London El tamaño y la forma de las moléculas y átomos influye en las fuerzas de dispersión. Un mayor tamaño (PM) está ligado a un mayor número de e-, por tanto una mayor carga en la molécula que genera un mayor momento dipolar instantáneo.

13. Dr. Luis Dominguez - 2008 II Fuerzas intermoleculares3. Fuerzas de dispersión de London Puntos de ebullición de las moléculas de los halógenos (X2) PM (uma) 38.0 71.0 159.8 253.8 420

14. Dr. Luis Dominguez - 2008 II Fuerzas intermoleculares3. Fuerzas de dispersión de London Si la forma de una molécula favorece una mayor superficie de contacto entre moléculas, esto generará una mayor fuerza de atracción (Ej. C5H12).

15. Dr. Luis Dominguez - 2008 II Fuerzas intermoleculares4. Puentes de Hidrogeno Si consideramos el punto de ebullición del agua, notaremos que es una excepción a la regla de las fuerzas de dispersión. Lo que mantiene con mas fuerza la unión entre las moléculas del agua es resultado de los puentes de H.

16. Dr. Luis Dominguez - 2008 II Fuerzas intermoleculares4. Puentes de Hidrogeno Los puentes de hidrogeno son una atracción entre el átomo de H de un enlace polar (F,O y N), y un par de electrones no compartidos de un ión o átomo pequeño cercano (F, O, N)

17. Dr. Luis Dominguez - 2008 II Fuerzas intermoleculares4. Puentes de Hidrogeno Las moléculas de agua en estado sólido y gaseoso.

18. Dr. Luis Dominguez - 2008 II Fuerzas intermoleculares Cómo reconocer las fuerzas intermoleculares que rigen entre las moléculas?

19. Dr. Luis Dominguez - 2008 II Algunas propiedades de los líquidos

21. La unidad de viscosidad es el poise.

22. Otra unidad de viscosidad es la empleada por la Sociedad de Ingenieros Automovilísticos (SAE).

23. Mientras mayor el número SAE, más viscoso el aceite.Dr. Luis Dominguez - 2008 II 1. Viscosidad

24. Las moléculas de agua en la superficie están bajo una fuerza neta que hala de ellas, esto hace que formen una “piel” en la superficie. Dr. Luis Dominguez - 2008 II 2. Tensión superficial

25. Estas fuerzas intermoleculares pueden dividirse en fuerzas de cohesión y de adhesión. Las fuerzas de adhesión permiten la acción capilar. Dr. Luis Dominguez - 2008 II 2. Tensión superficial

26. Dr. Luis Dominguez - 2008 II Cambios de fase

27. Video Dr. Luis Dominguez - 2008 II Cambios de fase y cambios de energía

28. Calor o entalpía de fusión Hfus (kJ/mol) Calor o entalpía de vaporización Hvap(kJ/mol) Otros cambios Calor específico J/g.K Dr. Luis Dominguez - 2008 II Cambios de energía

29. Dr. Luis Dominguez - 2008 II Curvas de calentamiento

30. Estos cambios de energía responden a la Ley de Hess: “Si una reacción se efectúa en un serie de pasos, H será igual a la suma de los cambios de entalpía para los pasos individuales” Dr. Luis Dominguez - 2008 II Cambios de energía

31. Calcule el cambio de entalpia para la conversión de 1 mol de hielo a 25°C en vapor de agua a 125°C (1 atm). Calores específicos: Hielo, 2.09 J/g.K Agua, 4.18 J/g.K Vapor, 1.84 J/g.K Hfus, 6.01 kJ/mol Hvap, 40.67 kJ/mol Dr. Luis Dominguez - 2008 II Cambios de energía

32. Los gases pueden ser convertidos a líquidos mediante el incremento de la presión a una temperatura dada. Sin embargo, el incremento de la temperatura aumenta la energía cinética entre las moléculas, dificultando la condensación. Dr. Luis Dominguez - 2008 II Temperatura y presión crítica

34. La presión necesaria para licuar el gas a su temperatura crítica es la presión critica. Dr. Luis Dominguez - 2008 II Temperatura y presión crítica

35. Presión critica de algunas sustancias. Dr. Luis Dominguez - 2008 II Temperatura y presión crítica

36. Dr. Luis Dominguez - 2008 II Presión de vapor

37. La presión de vapor de un líquido es la presión ejercida por su vapor cuando los estados líquido y gaseoso están en equilibrio dinámico. Dr. Luis Dominguez - 2008 II La presión de vapor a nivel molecular

38. Las sustancias con presión de vapor elevada (gasolina) se evaporan rápidamente. Es decir, es volátil. Un incremento en la temperatura aumenta la presión de vapor. Dr. Luis Dominguez - 2008 II Volatilidad, presión de vapor y temperatura

39. Dr. Luis Dominguez - 2008 II Diagramas de fase El diagrama de fase nos permite conocer la fase en la que una sustancia se encuentra, a una presión y temperatura dada.

40. Dr. Luis Dominguez - 2008 II Diagramas de fase del agua

41. Dr. Luis Dominguez - 2008 II Diagramas de fase del CO2

42. Dr. Luis Dominguez - 2008 II Diagramas de fase del CO2

44. donde

45. P= presión de vapor

46. Hvap = Calor de vaporización

47. R = Constante de los gases (8.314 J/mol.K)

48. T= Temperatura absoluta

50. Dr. Luis Dominguez - 2008 II Solidos

51. Cuando sus componentes (moléculas, iones o átomos) se ordenan en disposiciones bien definidas, el sólido formado se conoce como sólido cristalino. Dr. Luis Dominguez - 2008 II 1. Sólidos cristalinos

52. Dr. Luis Dominguez - 2008 II 1. Sólidos cristalinos

53. Cuando las partículas que constituyen un sólido no presentan una estructura ordenada, éste se conoce como sólido amorfo. Este tipo de sólidos no se funden a una temperatura específica. Dr. Luis Dominguez - 2008 II 1. Sólidos amorfos

54. El ordenamiento de las entidades que forman un sólido cristalino, permite representarlos con una matriz tridimensional. Esta matriz es conocida como red cristalina. Dr. Luis Dominguez - 2008 II Red cristalina Celda unitaria Punto de red

56. Esto da lugar a varios tipos de empaquetamiento:

57. E. compacto hexagonal (b).

58. ABAB

59. E. compacto cúbico (c).

60. ABCADr. Luis Dominguez - 2008 II Empaquetamiento

61. Basados en el tipo de empaquetamiento que tiene un sólido cristalino, es posible definir sus celdas unitarias. Dr. Luis Dominguez - 2008 II Celdas unitarias Celda unitaria Punto de red

62. Dr. Luis Dominguez - 2008 II Celdas unitarias

63. Dr. Luis Dominguez - 2008 II Celdas unitarias cúbicas

64. Dr. Luis Dominguez - 2008 II Celdas unitarias cúbicas

65. Dr. Luis Dominguez - 2008 II Celdas unitarias cúbicas

66. Dr. Luis Dominguez - 2008 II Celdas unitarias cúbicas Ejercicio: La densidad del aluminio (Al) es 2.702 g/cm3 y cristaliza en una red cúbica centrada en las caras. Proceda a calcular la longitud de una arista de la celda elemental del referido metal. Peso atómico del Al igual a 27 g/mol; NA (número de Avogadro) = 1 mol = 6.022 x 10+23 átomos Con esta información, cual será el radio del átomo de Al?

67. Dr. Luis Dominguez - 2008 II Características de algunos sólidos cristalinos.