estado liquido y reacciones en solución, soluciones acuosas, disoluciones

1. 7 de mayo del 2020
SEMESTRE
ACADÉMICO 2021A
ESTADO LÍQUIDO
CURSO: FISICOQUÍMICA
DOCENTE: ABNER JOSUE VIGO ROLDÁN
ESCUELA PROFESIONAL DE
INGENIERÍA AMBIENTAL Y DE
RECURSOS NATURALES

2. Química
Es una ciencia dinámica que se basa en la
observación de los sucesos que se
producen en la naturaleza.
Principales ramas de la química:
 Química General
 Química Inorgánica
 Química Orgánica
 FISICOQUÍMICA
 Bioquímica
 Química Analítica
El avance de la ciencia y la tecnología, para satisfacer
las necesidades y el confort, ha traído consigo mismo
problemas ambientales, tales como la contaminación
del aire, del agua y del suelo; por lo que hoy en día los
científicos, entre ellos los químicos e ingenieros
ambientales, trabajan para mitigarlos o solucionarlos.

3. FISICOQUÍMICA
Es la parte de la química que se encarga de estudiar los fenómenos comunes a estas dos ciencias, la química y la física.
Esta rama abarca campos como: soluciones (ideales), termodinámica, equilibrio químico, electroquímica, cinética química.
La enseñanza de la fisicoquímica en un curso básico se sustenta en tres grandes temas:
 El conocimiento de la estructura de la materia para describir la forma en que átomos y moléculas, a través de sus
propiedades, determinan el comportamiento del estado de equilibrio, los fenómenos de transporte y la cinética química.
 El estado de equilibrio de los sistemas y el análisis de las variables macroscópicas y los factores termodinámicos que lo
afectan.
 El comportamiento de los sistemas cuando se les aparta del equilibrio. Esto genera una serie de transformaciones que se
agrupan en los fenómenos de transporte por un lado y en la cinética química por el otro.
La construcción de la fisicoquímica requiere de una serie de herramientas propias de la física, matemática y sin lugar a dudas
de la química, razón de ser de la disciplina.
En el desarrollo del curso se buscará establecer correlaciones entre magnitudes fisicoquímicas con el fin de sistematizar la
descripción de los comportamientos experimentales. Esto nos llevará a enunciar reglas, leyes, principios y teorías.
* Tomado de: Fisicoquímica básica. Alberto L. Caparelli

4. ESTADO LÍQUIDO
Se llama estado líquido (o simplemente líquidos)
a un estado de la materia que se considera
intermedio entre la solidez y lo gaseoso, ya
que sus partículas se encuentran bastante juntas,
para conservar una cohesión mínima, a la vez
que lo suficientemente dispersas para permitir la
fluidez y el cambio de forma.
Muchos elementos se mantienen en estado
líquido a temperatura normal, como el agua
misma, pero al ser variadas sus condiciones
calóricas pueden convertirse en sólidos al
disminuir la temperatura (congelamiento o
solidificación), o en gases al incrementarse la
temperatura (evaporación).
Ejm. Agua, leche, ácido sulfúrico, orina, gasolina,
aceite, sangre, mercurio.

5. Características físicas
del estado líquido
•Forma. Los líquidos no tienen forma definida, así que
adquieren la del recipiente en donde se los contenga. Un
agua tendrá la forma del vaso, pero una gota de agua
forma semi esférica debido a la gravedad.
•Fluidez. Es una característica exclusiva de líquidos y
gases, que les permite abandonar un recipiente en favor
canales estrechos o de una forma variable, puesto que las
líquidas, al carecer de forma, pueden escurrirse,
•Viscosidad. Es su resistencia a fluir, debido a las fuerzas
internas de sus partículas, cuya acción enlentece su
lo vierte o se lo deja caer. Así, los líquidos más viscosos,
petróleo o la brea, fluyen lentamente pues sus partículas
las unas a las otras; y los líquidos de poca viscosidad,
alcohol, fluyen rápidamente.
•Adherencia. Los líquidos pueden adherirse a las
superficies, como lo hacen las gotas que quedan sobre
los objetos sumergidos en un líquido.
•Tensión superficial. Es una propiedad de la superficie
de los líquidos, que se resiste a la penetración de los
objetos hasta un cierto margen, como si fuera una capa
elástica. Por eso algunos insectos “caminan” sobre el
agua y las hojas caídas de los árboles permanecen sobre
ella sin hundirse. La tensión superficial está
directamente vinculada con la densidad.
•Densidad. Las partículas de un líquido se mantienen
juntas y con cohesión gracias a su margen de densidad,
mucho menor que en los sólidos, pero que aun así les
brinda un volumen determinado.
•Capilaridad: facilidad que tienen los líquidos para subir
por tubos de diámetros pequeñísimos (capilares) donde
la fuerza de cohesión es superada por la fuerza de
adhesión.
•Presión de vapor
Presión de un vapor en equilibrio con su forma líquida,
la llamada presión de vapor sólo depende de la
temperatura; su valor a una temperatura dada es una
propiedad característica de cada líquido.
Fuente:
https://concepto.de/estado-liquido/#ixzz6LiJll0YS

6. SOLUCIONES
En química, una solución o disolución es una mezcla homogénea, a nivel molecular o iónica, de una o más especies químicas
que no reaccionan entre sí; cuyos componentes se encuentran en proporción que varía entre ciertos límites. Toda disolución
está formada por una fase dispersa llamada soluto, quien da el nombre a la solución, y una fase dispersante denominado
disolvente o solvente, el que da la fase final (sólida, líquida o gaseosa) a la solución.
Una disolución que contenga poca cantidad de soluto es una disolución diluida. A medida que aumente la proporción del
soluto tendremos disoluciones más concentradas, hasta que el disolvente no admite más soluto, entonces la disolución es
saturada. Por encima de la saturación tenemos las disoluciones sobresaturadas, que generalmente se da por aumento de
temperatura. Por ejemplo, 100g de agua a 20ºC son capaces de disolver hasta 36,0 g de NaCl (cloruro de sodio); pero, si
mezclamos 39 g de NaCl con 100 g de agua a la temperatura señalada, quedará una parte sin disolver, formándose así una
solución saturada con un exceso de sal no disuelta, la cual con incremento de temperatura se puede disolver.
Tipos de soluciones según el nivel de mezcla:
Solución homogénea, en la que sus componentes se mezclan de tal forma que no se pueden diferenciar.
Solución heterogénea, lo cual implica que sí podemos diferenciar un componente de otro.
Tipos de soluciones según su carga eléctrica
Soluciones no electrolíticas: Tienen una escaza posibilidad de transmitir electricidad y se caracterizan, principalmente, porque
el soluto se disgrega casi hasta su estado molecular. Son propias de los compuestos orgánicos.
Soluciones electrolíticas. Por otro lado, las soluciones electrolíticas sí pueden conducir electricidad. A este tipo de soluciones
se las puede llamar también iónicas.

10. Solubilidad de sustancias moleculares
Soluto es no polar y disolvente polar: las interacciones soluto-soluto son débiles mientras que
las interacciones disolvente-disolvente son demasiado fuertes para compensarlas con las
interacciones soluto-disolvente; por lo tanto, el soluto es POCO SOLUBLE.
Soluto es polar y disolvente no polar: las interacciones disolvente-disolvente son débiles
mientras que las interacciones soluto-soluto son demasiado fuertes para compensarlas con las
interacciones soluto-disolvente; por lo tanto, el soluto es POCO SOLUBLE.
Soluto es no polar y disolvente no polar: las interacciones soluto-soluto disolvente-disolvente
y soluto-disolvente son débiles; en estas disoluciones el aumento del desorden molecular toma
gran importancia, y esto hace que el soluto sea SOLUBLE.
Soluto es polar y disolvente polar: las interacciones soluto-soluto, disolvente-disolvente y
soluto-disolvente son fuertes; en estas el aumento del desorden molecular toma gran
importancia, y esto hace que el soluto sea SOLUBLE.
En general se cumple la regla: SEMEJANTE DISUELVE A SEMEJANTE.
Solubilidad de sólidos iónicos: estos son insolubles en disolventes no polares y tienen una
solubilidad muy variada en disolvente polares.
* Las sustancias iónicas, como el cloruro de sodio, son insolubles en solventes no polares como
el hexano.

11. SOLUCIONES ACUOSAS
Solvente: AGUA
Soluto: sólido, líquido o gas.
Las disoluciones del soluto en el agua se pueden representar de la siguiente manera:
a) Reduciendo el soluto a simples moléculas
C12H22O11(s) +𝐻2𝑂 𝑙 → C12H22O11(ac)
C2H6O(l) +𝐻2𝑂 𝑙 → C2H6O(ac)
CO2(g) +𝐻2𝑂 𝑙 → CO2(ac)
b) Disociando parcialmente a los electrolitos débiles
CH3COOH(l) +𝐻2𝑂 𝑙 ↔ (CH3COO)-
(ac) +(𝐻3𝑂) + 𝑎𝑐
c) Disociando completamente, en sus iones a los electrolitos fuerte
𝐾𝐼(𝑆) + 𝐻2𝑂 𝑙 → 𝐾𝐼(𝑎𝑐) → 𝐾+
(𝑎𝑐) + 𝐼−
(𝑎𝑐)
𝐹𝑒𝑆𝑂4. 7𝐻2𝑂(𝑆) + 𝐻2𝑂(𝑙) → 𝐹𝑒𝑆𝑂4(𝑎𝑐) → 𝐹𝑒+2
(𝑎𝑐) + (𝑆𝑂4)(𝑎𝑐)
−2

12. AGUA
Es un disolvente muy efectivo de compuestos
iónicos
Aunque el agua es una molécula eléctricamente
neutra, tiene una región positiva (H+) y otra
negativa (O-). Estas regiones se denominan “polos”
(positivo y negativo); por ello, el agua es un
disolvente polar (lo afín disuelve a lo afín).
Cuando un compuesto iónico se disuelve en agua,
se destruye la red tridimensional de iones en el
sólido, separándose los cationes de los aniones.
Cada catión se rodea de varias moléculas de agua
con su polo negativo orientado hacia el; en el caso
del anión, se rodea de moléculas de agua con su
polo positivo orientado hacia el.
El proceso en el que un ion se rodea de moléculas
de agua, orientadas en forma específica, se
denomina HIDRATACIÓN.
La hidratación ayuda a estabilizar los iones en
disolución y evita que los cationes se combinen con
los aniones.

14. REACCIONES EN SOLUCION
Para que se lleve a cabo una reacción química entre dos sustancias, los iones o moléculas de los reactivos
deben estar cercanos entre sí.
 La proximidad entre las moléculas es una condición para que los electrones se reordenen en torno a los
núcleos de los átomos y formen nuevos enlaces.
 Los iones deben estar muy cerca entre sí para que se efectúen la atracción entre las cargas opuestas.
Regla para pronosticar las reaccione entre soluciones de electrólitos:
“cuando se mezclan las soluciones de electrólitos, se llevará a cabo una reacción si uno o ambos de los
posibles productos es insoluble, es un electrólito débil o es un no electrólito”.
ELECTRÓLITO: Es un compuesto que conduce la electricidad cuando está disuelto o fundido.
- En una solución de un electrólito, la corriente está formada por iones en movimiento.
- La capacidad de conducir electricidad se llama CONDUCTIVIDAD. Esta propiedad se puede medir
cuantitativamente y observar cualitativamente
En una solución de un electrólito fuerte, la mayor parte del soluto está en forma de iones: HCl, HNO3, H2SO4,
HClO4, NaOH, KOH, Ba(OH)2, sales inorgánicas
Electrólitos débiles: HF, HNO2, H3PO4, CH3COOH, NH3, H2O
No electrólitos: C2H5OH, C12H22O11, (NH2)2CO.

15. REACCIONES DE PRECIPITACIÓN
Son un tipo común de reacciones en disolución acuosa.
Las reacciones de precipitación consisten en la formación de un compuesto no soluble,
llamado precipitado, producido al mezclar dos disoluciones, cada una de las cuales aportará un
ion a dicho precipitado; es decir, una reacción de precipitación tiene lugar cuando dos o más
reactivos se combinan para generar un producto insoluble o precipitado, el cual se puede
separar por filtración u otra operación.
Por ejemplo, al mezclar dos disoluciones, una de nitrato de plomo (II) y otra de yoduro
potásico (ambas sales son electrolitos fuertes, por lo que se encontrarán totalmente disociadas
en sus iones) producirán una sustancia insoluble.
La reacción que se produzca entre ambos será una reacción de precipitación:
Pb(NO3)2 (ac) + 2 Kl (ac) → Pbl2 (s) + 2 KNO3 (ac)
En la práctica, la disolución de nitrato de plomo (incolora) al añadirle a la disolución de Kl
(también incolora), forma como producto final un precipitado de color amarillo, ioduro de
plomo (Pbl2).
La Ecuación química mostrada es denominada ECUACIÓN MOLECULAR

17. REPRESENTACIÓN de una REACCIÓN EN SOLUCION
ECUACIÓN MOLECULAR: Cuando los compuestos están escritos como si todas las especies
existieran como moléculas. Permite identificar al reactivo; pero no describe con exactitud lo que
realmente ocurre a escala microscópica.
LA ECUACIÓN IÓNICA (completa)
Expresa los solutos disueltos, disociados completamente en sus iones, al producto formado como
una sustancia insoluble (precipitado) y a los iones espectadores, los cuales no han reaccionado.
Para nuestro ejemplo, sería:
Pb+2 (ac) + 2 NO3
- (ac) + 2 K+ (ac) + 2 I- (ac) → PbI2 (s) + 2K+ (ac) + 2NO3
- (ac)
LA ECUACIÓN IÓNICA NETA, se consigue eliminando de los dos miembros de la ecuación anterior,
a los iones conocidos como iones espectadores; es decir:
Pb+2 (ac) + 2 I- (ac) → PbI2 (s)
En esta ecuación podemos ver que siempre que reaccionen los iones I- y Pb+2, sean cuales sean las
sales de las que procedan, darán lugar a un precipitado de PbI2.
IONES ESPECTADORES: (𝑁𝑂3)(𝑎𝑐)
−
y 𝐾+
(𝑎𝑐)

18. REGLAS DE SOLUBILIDAD
Para compuestos iónicos en agua a 25°C
 Compuestos solubles:
 Todos los compuestos que contienen iones de metales alcalinos (Grupo IA de la tabla
periódica) y el ion amonio.
 Todos los nitratos, bicarbonatos y cloratos.
 Todos los haluros: cloruro, bromuro y yoduro; con excepción de los que contengan iones
plata, plomo (II) y mercurio.
 Todos los sulfatos con excepción de los que contengan iones de plata, plomo, calcio,
estroncio y bario.
 Compuestos insolubles:
 Carbonatos, fosfatos, cromatos y sulfuros con excepción de los compuestos que contengan
iones de metales alcalinos o el ion amonio.
 Todos los hidróxidos con excepción de los que contengan iones de metales alcalinos o el ion
bario.

19. REACCIONES ACIDO-BASE
Es la reacción de un ácido con una base para formar agua y una sal. También se le denomina
reacción de neutralización
Si fuésemos a mezclar un ácido y una base, el ión H+ proveniente del ácido, se combinaría con el ión
(OH)- proveniente de la base, para crear la molécula de H2O (electrolito débil):
𝐻𝑁𝑂3(𝑎𝑐) + 𝑁𝑎𝑂𝐻(𝑎𝑐) → 𝑁𝑎𝑁𝑂3(𝑎𝑐) + 𝐻2𝑂(𝑙) ECUACIÓN MOLECULAR
H+1(ac) + NO3
-
(ac) + Na+ (ac) + (OH)- (ac) → NO3
-
(ac) + Na+ (ac) + H2O (l)
ECUACIÓN IÓNICA COMPLETA
H+1(ac) + (OH)- (ac) → H2O (l) ECUACIÓN IÓNICA NETA
Iones espectadores: NO3
- y Na+

21. REACCIONES DE
DESPLAZAMIENTO
Las Reacciones también llamadas Reacciones de
Sustitución, son aquellas en las que un elemento
de un compuesto es sustituido por otro que
interviene en la reacción según la siguiente
fórmula:
A + BC → AC + B
donde el elemento B del compuesto BC es
sustituido por el elemento A.
Desplazamiento de hidrógeno del agua
Desplazamiento de hidrógeno de un ácido
Desplazamiento de metales
Desplazamiento de halógenos

22. Desplazamiento de
hidrógeno
Una forma sencilla de predecir si en realidad va a
ocurrir una reacción de desplazamiento de un
metal o de hidrógeno, es referirse a una serie de
actividad (algunas veces llamada serie
electroquímica)
Todos los metales alcalinos y algunos metales
alcalinotérreos (Ca, Sr y Ba), que son los más
reactivos de los elementos metálicos, desplazarán
al hidrógeno del agua fría
Los metales menos reactivos, como el aluminio y
el hierro, reaccionan con vapor de agua para
formar hidrógeno gaseoso.
Muchos metales, incluidos los que no reaccionan
con el agua, son capaces de desplazar al
hidrógeno de los ácidos. Por ejemplo, el zinc (Zn)
y el magnesio (Mg) no reaccionan con el agua,
pero sí con el ácido clorhídrico.

23. REACCIONES DE DESPLAZAMIENTO
Desplazamiento del
hidrógeno del agua
Desplazamiento de un
metal por otro metal