3b+ Capitulo+ No 3b

Química General I
Profesor: Ing. Justo Huayamave N.

CAPITULO 3:
Líquidos
Instituto de Ciencias Químicas y Ambie

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

Instituto de Ciencias Químicas y Ambien

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.


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
+
+
+ Instituto de Ciencias Químicas y Ambien

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


FUERZAS DE LONDON
 Distribución electrónica no uniforme que
provoca un dipolo inducido

- + - +


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

+ - +
+ -- + - ++ -
+ - +
+ +
+


ION-DIPOLO
 Es la fuerza que existe entre un ion y la
carga parcial de un extremo de una
molécula polar


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.


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


Viscosímetro


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.


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


Tensión superficial
 Miden las
fuerzas que
hay que
vencer para
poder
expandir el
área
superficial
de un líquido


Tensión superficial


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

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


Cambios de fase

Gas

Vaporización Condensación
Energía del sistema

Sublimación Deposición

Líquido
Fusión Solidificación

Sólido


Curvas de calentamiento
 Son gráficos
que
relacionan
la
temperatura
del sistema
contra la
cantidad de
calor
agregada.


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


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


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)


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

3ºC anterior
Punto
800 ebullición
760

Normal
600

Alcohol etílico
400 (ethanol)

200

0
0 20 40 60 80 100

ºC anterior
Punto
800 ebullición
760

Normal
600
Agua

400

200

0
0 20 40 60 80 100

Página
anterior
Punto
800 ebullición
760

Normal
600

400

200
Etilenglicol

0
0 20 40 60 80 100

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



 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.



 − ∆H vap  1 
ln P = 
   + C
 T
 R  

Y = mX +b
− ∆H vap
Pendiente : m =
R


 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


 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

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)


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


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

DIAGRAMAS DE FASES


 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.


 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)


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.


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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