estado solido y liquido

1. 12
Profesor: Julio Oria Tema ESTADOS SÓLIDO
Y LÍQUIDO
Alguna vez habrás observado, que cuando el agua hierve
CAPÍTULO
* ESTADO LÍQUIDO :
* Presión de Vapor de un líquido
en un recipiente cerrado (olla o tetera), la tapa se mueve de abajo hacia arriba, ¿A qué se
debe este fenómeno? La respuesta es simple, se debe a la presión de vapor del agua.
Supongamos que realizamos un experimento en el que colocamos cierta cantidad de etanol,
C H OH, en un recipiente cerrado y evacuado como el de la figura. El etanol comenzará a 2 5
evaporarse rápidamente. En consecuencia, la presión ejercida por el vapor en el espacio
arriba del líquido comenzará a aumentar. Después de un tiempo corto, la presión del vapor
alcanzará un valor constante, que denominamos presión de vapor de la sustancia.
Es la máxima presión que ejerce el vapor de un líquido a cierta temperatura, una vez que
se haya establecido el equilibrio dinámico entre los fenómenos de evaporación y
condensación. Esta presión se origina debido al choque incesante de las moléculas en fase
vapor contra las paredes del recipiente que lo contiene.
Observación:
- La presión de vapor de un líquido, depende de la temperatura y de la naturaleza del líquido
(polar, apolar) y no de la cantidad en análisis.
Presión de vapor como una función
de la fuerza intermolecular:
* A 20°C la presión de vapor de tres
líquidos diferentes se grafica contra
la temperatura.
P : dietil éter > etanol > agua v
Fuerza intermolecular:
dietil eter < etanol < agua
 P  Fuerza intermolecular V
1
Química - 2014-2 ESTADOS DE AGREGACIÓN

2. Química CEPRE-UNI
* Temperatura de ebullición:
* Un líquido hierve cuando su presión de vapor es igual a la presión
externa que actúa sobre la superficie del líquido. En este punto se
hace posible la formación de burbujas de vapor en el interior del
líquido. Una vez que empieza la ebullición, la temperatura permanece
constante hasta que la fase líquida se ha ido, porque el calor aplicado
se usa por las moléculas para sobrepasar las atracciones y entrar a la
fase gaseosa.
* El punto de ebullición de un líquido a la presión de 1 atm es su punto
normal de ebullición. Para el agua, su punto de ebullición normal
es de 100ºC.
* La temperatura de ebullición aumenta al incrementarse la
presión externa.
* El punto de ebullición es importante en muchos procesos que
implican calentamiento de líquidos, incluida la cocción.
* El efecto de la presión sobre el punto de ebullición también
explica por qué los alimentos tardan más tiempo en cocerse en
sitios elevados que en el nivel del mar. El aumento de la presión
hace que el agua hierva a una temperatura más alta, lo que
permite a los alimentos estar más calientes y cocerse con mayor
rapidez (en menor tiempo).
Temperatura ebullición: P = P V ext
Las ollas de presión y las autoclaves de hospital por ejemplo,
son aparatos donde se aumenta la presión de vapor, alcanzando
así temperaturas de ebullición más altas, pudiendo así cocinar
alimentos en menor tiempo o incluso matar bacterias, o
esporas.
Presión de vapor como una función
de la fuerza temperatura:
En general:  Temperatura  P V
 Vaporización  P V
 V o latilidad  P V
 Tebull  Fza. de cohesión
 Tebull  tamaño de las moléculas
2
* PROPIEDADES :
.
* A nivel del mar (0 m.s.n.m.)
y 1atm el agua hierve a 100°C
* En el Monte Everest, Tíbet
(8850 m.s.n.m.) el agua
hierve a 71°C
En tanto haya agua
presente, la
temperatura
máxima de
los alimentos
que se cocinan,
será el punto de
ebullición del agua
1 Viscocidad ():
Algunos líquidos, como la melaza y el aceite para motor, fluyen muy lentamente; otros,
como el agua y la gasolina, fluyen fácilmente. La resistencia a fluir que presenta un líquido
es su viscosidad. Cuanto mayor es la viscosidad de un líquido, más lentamente fluye.
Química - 2014-2 ESTADOS DE AGREGACIÓN

3. La viscosidad puede medirse determinando el tiempo que cierta
cantidad del líquido tarda en fluir a través de un tubo delgado bajo
la influencia de la gravedad. Los líquidos más viscosos tardan más. La
viscosidad también puede determinarse midiendo la velocidad con la
que esferas de acero caen a través del líquido. Las esferas caen más
lentamente al aumentar la viscosidad.
La unidad común de viscosidad es el poise, que equivale a 1 g/cm-s.
Es común dar las viscosidades en centipoises (cP), que equivalen a
0.01 poise (P).
Observaciones:
- Depende de la fuerza de atracción entre las moléculas, forma y tamaño.
- Para cualquier sustancia dada, la viscosidad disminuye al aumentar la temperatura. El
octano, por ejemplo, tiene una viscosidad de 0.706 cP a 0°C, y de 0.433 cP a 40°C. A
temperaturas más altas, la mayor energía cinética de las moléculas vence más fácilmente
las fuerzas de atracción entre ellas.
- Los líquidos poseen mayor viscosidad que los gases.
- La viscosidad es la responsable de la pérdida de energía de un fluido que se desplaza en
una tubería.
Glicerol
Vs
Agua
El experimento de la gota
de brea. La brea es uno de los
muchos líquidos altamente
viscosos aparentemente sólidos.
A temperatura ambiente, la brea
fluye muy lentamente, tardando
varios años la formación de una
única gota.
Thomas Parnell
En un líquido, las moléculas en el interior son atraídas por
otras en todas direcciones, mientras que las de la superficie
solo tienen atracciones hacia los lados y hacia abajo, y como
resultado, experimentan una atracción neta hacia abajo y se
mueven hacia el interior para incrementar las atracciones,
lo que las hace más estables. Por tanto, la superficie de un
líquido tiende a conservar la menor área posible, que es una
esfera, y se comporta como una “piel tirante” que cubre el
interior
* La fuerza hacia adentro también hace que las moléculas de la superficie se junten más,
lo que hace que el líquido se comporte como si tuviera una piel. Este efecto permite a
3
2 Tensión Superficial ():
Química CEPRE-UNI
Química - 2014-2 ESTADOS DE AGREGACIÓN

4. Química CEPRE-UNI
una aguja cuidadosamente colocada flotar en la superficie del agua, y a algunos insectos
“caminar” en agua aunque la densidad de todos estos objetos sea mayor que la del agua
* La esfera es la forma que tiene el área superficial más pequeña para un volumen dado.
La tensión superficial permite que una
chinche semiacuática (Hemiptera Gerridae)
camine sobre un estanque sin penetrar la
superficie
Para incrementar el área superficial, las moléculas deben moverse hacia la superficie por el
rompimiento de varias atracciones en el interior, lo que requiere energía. La tensión
superficial es la energía requerida para incrementar el área de superficie en una unidad
En general, las fuerzas de mayor
magnitud entre las partículas de
un líquido, aumentan la tensión
superficial
Los surfactantes (agentes que activan la superficie, o tensoactivos), como los jabones,
detergentes, agentes recuperadores de petroleo, y emulsificantes biológicos de grasas,
disminuyen la tensión superficial del agua al congregarse en la superficie y romper los enlaces
por puente de hidrógeno.
4
2 (SI : J/m )
3 Capilaridad:
Las fuerzas intermoleculares que unen moléculas similares unas a otras, como los puentes
de hidrógeno del agua, se llaman fuerzas de cohesión. Las fuerzas intermoleculares que unen
una sustancia a una superficie se llaman fuerzas de adhesión.
* Tubo capilar de vidrio ( mayormente es SiO ) colocado en agua: 2
- Fuerzas de cohesión (H O-H O) < Fuerzas de adhesión (H O-SiO ), entonces una delgada 2 2 2 2
capa de agua escala la pared. Al mismo tiempo, las fuerzas de cohesión que aumentan la
tensión superficial atraen la superficie del líquido. Estas fuerzas de adhesión y cohesión se
combinan para aumentar el nivel del agua y producir un menisco cóncavo. El líquido se
eleva hasta que la gravedad que jala hacia abajo es balanceada por las fuerzas de
adhesión.
* Tubo capilar de vidrio colocado en mercurio:
- Fuerzas de cohesión (Hg-Hg) > Fuerzas de adhesión (Hg-SiO ), entonces el líquido tiende a 2
separarse de las paredes. Al mismo tiempo, las superficies de los átomos son atraídas hacia
el interior del mercurio por su alta tensión superficial, y entonces el nivel disminuye. La
combinación de estas fuerzas produce un menisco convexo.
Química - 2014-2 ESTADOS DE AGREGACIÓN

5. El ascenso de líquidos por tubos muy angostos en contra de la gravedad, se denomina acción
capilar o capilaridad.
El agua moja
el vidrio El mercurio no
moja el vidrio
La acción capilar ayuda a que el agua y los nutrimentos disueltos suban por los tallos de las
plantas.
Un cuerpo en estado sólido se caracteriza por tener forma y volumen definido, ello
debido a que sus partículas carecen de movimiento de traslación, solo experimentan
vibración a través de un punto fijo.
Un sólido amorfo (de las palabras griegas que significan “sin forma”)
* Las partículas (moléculas, átomos o iones) están dispuestos en forma irregular.
* Tienen orden de corto alcance, la intensidad de las fuerzas moleculares varía de un
punto a otro en una muestra
* Son isotrópicos.
* Punto de fusión no definido.
* Se rompen irregularmente, para originar piezas con aristas curvas y ángulos
irregulares.
* Ejemplos: plásticos, resinas, celulosa, brea, gomas, PVC, caucho (jebe), vidrio,
azufre amorfo, etc.
* Las partículas (moléculas, átomos o iones) están dispuestos en forma regular.
5
* ESTADO SÓLIDO
* CLASIFICACIÓN:
* SÓLIDO AMORFO:
* SÓLIDO CRISTALINO:
* CLASIFICACIÓN:
Química CEPRE-UNI
Química - 2014-2 ESTADOS DE AGREGACIÓN

6. Química CEPRE-UNI
* Tienen orden de largo alcance.
* Son anisotrópicos.
* Tienen punto de fusión definido.
* La ruptura produce fragmentos que tienen las mismas características que el sólido
original.
* Ejemplo: El cuarzo y el diamante son sólidos cristalinos.
Una misma sustancia puede estar en forma de sólido amorfo o cristalino
6
dependiendo de su forma de obtención.
Las estructuras y propiedades de los cristales, como punto de fusión, densidad y
dureza, están determinadas por el tipo de fuerzas que mantienen unidas a las partículas.
Cualquier cristal se puede clasificar en uno de cuatro tipos: iónico, covalente, molecular o
metálico.
Sus partículas son cationes y aniones unidos por enlaces iónicos (ley de
* Sólidos Iónicos :
coulomb). Ejemplo: CsCl, NaCl,ZnS, CaF 2
* La mayor parte de los cristales iónicos tienen puntos de ebullición elevados, lo cual
refleja la gran fuerza de cohesión que mantiene juntos a los iones
* Estos sólidos no conducen electricidad debido a que los iones están en una posición fija.
Sin embargo, en el estado fundido o disueltos en agua, los iones se mueven libremente y
el liquido conduce electricidad.
Sus partículas son moléculas unidas por fuerzas
* Sólidos moleculares :
intermoleculares (puente de hidrógeno y Van der Waals). Ejm: SO , P , I , S , etc. 2 4 2 8
- La mayoría se funde a temperaturas menores de 100°C.
- Son blandos en general.
- Son malos conductores cuando están fundidos, pero algunos en solución pueden ser
conductores (hielo, CO , naftalina) 2(s)
Sus partículas son átomos formando una red gigantesca de
* Sólidos covalentes :
enlaces covalentes (diamante, grafito, cuarzo (SiO ), etc) 2
- Tienen altas temperaturas de fusión. Diamante (Tf= 3550°C)
- Son duros, pero frágiles.
Sus partículas son cationes con electrones de valencia que se
* Sólidos metálicos :
desplazan en toda la red cristalina con suma facilidad.
- Poseen brillo característico.
- Algunos son blandos (1A) y la mayoría son duros (Cu, Fe, Cr, etc.)
- Buen conductor del calor y la electricidad.
- Son dúctiles y maleables.
Un sólido se convierte
en un material amorfo
a) El dióxido de silicio
cristalino SiO , tiene 2
una estructura regular
de panal. b) si se funde
y luego se enfría
rápidamente, el
dióxido de silicio
pierde su regularidad
y se convierte en un
material amorfo
Química - 2014-2 ESTADOS DE AGREGACIÓN

7. Química - 2013
Química Julio Oria
7
Chemistry-2.0