Fuerzasintermoleculares, líquidos y sólidos<br />Capítulo 11.<br />Brown, T., LeMay H. & B. Bursten. (2004). <br />Química...
Dr. Luis Dominguez - 2008 II<br />Estados de la materia<br />
La fuerza que une a los átomos de una molécula es una fuerza química o intramolecular.<br />La fuerza que une a las molécu...
Existen tres tipos de fuerzas de atracción intermolecular (llamadas fuerzas de van der Waals):<br />Fuerzas ion-dipolo<br ...
En general, las fuerzas de van der Waals poseen solo un 15% en magnitud que la fuerza de los enlaces iónicos o covalentes....
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<br />Fuerzas intermoleculares1. Fuerzas Ion-dipolo<br />Momento dipolar neto () de algunas m...
Dr. Luis Dominguez - 2008 II<br />Fuerzas intermoleculares1. Fuerzas Ion-dipolo<br />Mayor momento dipolar neto, mayor fue...
Dr. Luis Dominguez - 2008 II<br />Fuerzas intermoleculares2. Fuerzas dipolo-dipolo<br />Fuerzas dipolo-dipolo existen entr...
Dr. Luis Dominguez - 2008 II<br />Fuerzas intermoleculares2. Fuerzas dipolo-dipolo<br />
Dr. Luis Dominguez - 2008 II<br />Fuerzas intermoleculares3. Fuerzas de dispersión de London<br />No puede existir fuerzas...
Dr. Luis Dominguez - 2008 II<br />Fuerzas intermoleculares3. Fuerzas de dispersión de London<br />El tamaño y la forma de ...
Dr. Luis Dominguez - 2008 II<br />Fuerzas intermoleculares3. Fuerzas de dispersión de London<br />Puntos de ebullición de ...
Dr. Luis Dominguez - 2008 II<br />Fuerzas intermoleculares3. Fuerzas de dispersión de London<br />Si la forma de una moléc...
Dr. Luis Dominguez - 2008 II<br />Fuerzas intermoleculares4. Puentes de Hidrogeno<br />Si consideramos el punto de ebullic...
Dr. Luis Dominguez - 2008 II<br />Fuerzas intermoleculares4. Puentes de Hidrogeno<br />Los puentes de hidrogeno son una at...
Dr. Luis Dominguez - 2008 II<br />Fuerzas intermoleculares4. Puentes de Hidrogeno<br />Las moléculas de agua en estado sól...
Dr. Luis Dominguez - 2008 II<br />Fuerzas intermoleculares<br />Cómo reconocer las fuerzas intermoleculares que rigen entr...
Dr. Luis Dominguez - 2008 II<br />Algunas propiedades de los líquidos<br />
<ul><li>La viscosidad es la resistencia a fluir que presenta un líquido.
La unidad de viscosidad es el poise.
Otra unidad de viscosidad es la empleada por la Sociedad de Ingenieros Automovilísticos (SAE).
Mientras mayor el número SAE, más viscoso el aceite.</li></ul>Dr. Luis Dominguez - 2008 II<br />1. Viscosidad<br />
Las moléculas de agua en la superficie están bajo una fuerza neta que hala de ellas, esto hace que formen una “piel” en la...
Estas fuerzas intermoleculares pueden dividirse en fuerzas de cohesión y de adhesión.<br />Las fuerzas de adhesión permite...
Dr. Luis Dominguez - 2008 II<br />Cambios de fase<br />
Video<br />Dr. Luis Dominguez - 2008 II<br />Cambios de fase y cambios de energía <br />
Calor o entalpía de fusión<br />Hfus (kJ/mol)<br />Calor o entalpía de vaporización<br />Hvap(kJ/mol)<br />Otros cambios...
Dr. Luis Dominguez - 2008 II<br />Curvas de calentamiento<br />
Estos cambios de energía responden a la Ley de Hess:<br />“Si una reacción se efectúa en un serie de pasos, H será igual ...
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).<br />Calores e...
Los gases pueden ser convertidos a líquidos mediante el incremento de la presión a una temperatura dada.<br />Sin embargo,...
<ul><li>La temperatura crítica de una sustancia es la temperatura sobre la cual, independientemente de la presión, el vapo...
La presión necesaria para licuar el gas a su temperatura crítica es la presión critica. </li></ul>Dr. Luis Dominguez - 200...
Presión critica de algunas sustancias. <br />Dr. Luis Dominguez - 2008 II<br />Temperatura y presión crítica<br />
Dr. Luis Dominguez - 2008 II<br />Presión de vapor<br />
La presión de vapor de un líquido es la presión ejercida por su vapor cuando los estados líquido y gaseoso están en equili...
Las sustancias con presión de vapor elevada (gasolina) se evaporan rápidamente.<br />Es decir, es volátil.<br />Un increme...
Dr. Luis Dominguez - 2008 II<br />Diagramas de fase<br />El diagrama de fase nos permite conocer la fase en la que una sus...
Dr. Luis Dominguez - 2008 II<br />Diagramas de fase del agua<br />
Dr. Luis Dominguez - 2008 II<br />Diagramas de fase del CO2<br />
Dr. Luis Dominguez - 2008 II<br />Diagramas de fase del CO2<br />
Dr. Luis Dominguez - 2008 II<br />La ecuación de Clausius-Clapeyron<br /><ul><li>La relación Presión de vapor versus tempe...
donde
P= presión de vapor
Hvap = Calor de vaporización
R = Constante de los gases (8.314 J/mol.K)
T= Temperatura absoluta
C= Constante</li></li></ul><li>Dr. Luis Dominguez - 2008 II<br />La ecuación de Clausius-Clapeyron<br />De la ecuación de ...
Dr. Luis Dominguez - 2008 II<br />Solidos<br />
Cuando sus componentes (moléculas, iones o átomos) se ordenan en disposiciones bien definidas, el sólido formado se conoce...
Dr. Luis Dominguez - 2008 II<br />1. Sólidos cristalinos<br />
Cuando las partículas que constituyen un sólido no presentan  una estructura ordenada, éste se conoce como sólido amorfo.<...
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  1. 1. Fuerzasintermoleculares, líquidos y sólidos<br />Capítulo 11.<br />Brown, T., LeMay H. & B. Bursten. (2004). <br />Química La Ciencia Central. 9na Edición. Prentice Hall.<br />Dr. Luis Domínguez <br />Química General I (P012) – 2008 II<br />
  2. 2. Dr. Luis Dominguez - 2008 II<br />Estados de la materia<br />
  3. 3. La fuerza que une a los átomos de una molécula es una fuerza química o intramolecular.<br />La fuerza que une a las moléculas es una fuerza física o intermolecular. <br />Dr. Luis Dominguez - 2008 II<br />Fuerzas intermoleculares<br />
  4. 4. Existen tres tipos de fuerzas de atracción intermolecular (llamadas fuerzas de van der Waals):<br />Fuerzas ion-dipolo<br />Fuerzas dipolo-dipolo<br />Fuerzas de dispersión de London<br />Dr. Luis Dominguez - 2008 II<br />Fuerzas intermoleculares<br />Todas de naturaleza electrostática!<br />
  5. 5. En general, las fuerzas de van der Waals poseen solo un 15% en magnitud que la fuerza de los enlaces iónicos o covalentes.<br />Dr. Luis Dominguez - 2008 II<br />Magnitud de las fuerzas intermoleculares<br />Talves a uno de ustedes caballeros le importaría decirme que es lo que encuentran tan atractivo en la ventana…! <br />
  6. 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.<br />Dr. Luis Dominguez - 2008 II<br />Fuerzas intermoleculares1. Fuerzas Ion-dipolo<br />NaCl + H20<br />Y que pasa con el momento dipolar?<br />
  7. 7. Dr. Luis Dominguez - 2008 II<br />Fuerzas intermoleculares1. Fuerzas Ion-dipolo<br />Momento dipolar neto () de algunas moléculas<br />Mayor momento dipolar neto, mayor fuerza ion-dipolo, mayor punto de ebullición<br />
  8. 8. Dr. Luis Dominguez - 2008 II<br />Fuerzas intermoleculares1. Fuerzas Ion-dipolo<br />Mayor momento dipolar neto, mayor fuerza ion-dipolo, mayor punto de ebullición<br />
  9. 9. Dr. Luis Dominguez - 2008 II<br />Fuerzas intermoleculares2. Fuerzas dipolo-dipolo<br />Fuerzas dipolo-dipolo existen entre moléculas polares neutras (no polares). <br />Cada lado de la molécula neutra posee una carga parcial (+ o -).<br />Si los extremos con carga opuesta se encuentran, se genera una fuerza electrostática.<br />Mas débiles que las fuerzas ion-dipolo<br />
  10. 10. Dr. Luis Dominguez - 2008 II<br />Fuerzas intermoleculares2. Fuerzas dipolo-dipolo<br />
  11. 11. Dr. Luis Dominguez - 2008 II<br />Fuerzas intermoleculares3. Fuerzas de dispersión de London<br />No puede existir fuerzas dipolo entre moléculas y átomos no polares. <br />Sin embargo, el movimiento de los electrones en un átomo o molécula puede crear un momento dipolar instantáneo. <br />
  12. 12. Dr. Luis Dominguez - 2008 II<br />Fuerzas intermoleculares3. Fuerzas de dispersión de London<br />El tamaño y la forma de las moléculas y átomos influye en las fuerzas de dispersión.<br />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.<br />
  13. 13. Dr. Luis Dominguez - 2008 II<br />Fuerzas intermoleculares3. Fuerzas de dispersión de London<br />Puntos de ebullición de las moléculas de los halógenos (X2)<br />PM (uma)<br />38.0<br />71.0<br />159.8<br />253.8<br />420<br />
  14. 14. Dr. Luis Dominguez - 2008 II<br />Fuerzas intermoleculares3. Fuerzas de dispersión de London<br />Si la forma de una molécula favorece una mayor superficie de contacto entre moléculas, esto generará una mayor fuerza de atracción (Ej. C5H12).<br />
  15. 15. Dr. Luis Dominguez - 2008 II<br />Fuerzas intermoleculares4. Puentes de Hidrogeno<br />Si consideramos el punto de ebullición del agua, notaremos que es una excepción a la regla de las fuerzas de dispersión.<br />Lo que mantiene con mas fuerza la unión entre las moléculas del agua es resultado de los puentes de H. <br />
  16. 16. Dr. Luis Dominguez - 2008 II<br />Fuerzas intermoleculares4. Puentes de Hidrogeno<br />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)<br />
  17. 17. Dr. Luis Dominguez - 2008 II<br />Fuerzas intermoleculares4. Puentes de Hidrogeno<br />Las moléculas de agua en estado sólido y gaseoso.<br />
  18. 18. Dr. Luis Dominguez - 2008 II<br />Fuerzas intermoleculares<br />Cómo reconocer las fuerzas intermoleculares que rigen entre las moléculas?<br />
  19. 19. Dr. Luis Dominguez - 2008 II<br />Algunas propiedades de los líquidos<br />
  20. 20. <ul><li>La viscosidad es la resistencia a fluir que presenta un líquido.
  21. 21. La unidad de viscosidad es el poise.
  22. 22. Otra unidad de viscosidad es la empleada por la Sociedad de Ingenieros Automovilísticos (SAE).
  23. 23. Mientras mayor el número SAE, más viscoso el aceite.</li></ul>Dr. Luis Dominguez - 2008 II<br />1. Viscosidad<br />
  24. 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. <br />Dr. Luis Dominguez - 2008 II<br />2. Tensión superficial<br />
  25. 25. Estas fuerzas intermoleculares pueden dividirse en fuerzas de cohesión y de adhesión.<br />Las fuerzas de adhesión permiten la acción capilar.<br />Dr. Luis Dominguez - 2008 II<br />2. Tensión superficial<br />
  26. 26. Dr. Luis Dominguez - 2008 II<br />Cambios de fase<br />
  27. 27. Video<br />Dr. Luis Dominguez - 2008 II<br />Cambios de fase y cambios de energía <br />
  28. 28. Calor o entalpía de fusión<br />Hfus (kJ/mol)<br />Calor o entalpía de vaporización<br />Hvap(kJ/mol)<br />Otros cambios<br />Calor específico<br />J/g.K<br />Dr. Luis Dominguez - 2008 II<br />Cambios de energía <br />
  29. 29. Dr. Luis Dominguez - 2008 II<br />Curvas de calentamiento<br />
  30. 30. Estos cambios de energía responden a la Ley de Hess:<br />“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”<br />Dr. Luis Dominguez - 2008 II<br />Cambios de energía <br />
  31. 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).<br />Calores específicos:<br />Hielo, 2.09 J/g.K<br />Agua, 4.18 J/g.K<br />Vapor, 1.84 J/g.K<br />Hfus, 6.01 kJ/mol<br />Hvap, 40.67 kJ/mol<br />Dr. Luis Dominguez - 2008 II<br />Cambios de energía <br />
  32. 32. Los gases pueden ser convertidos a líquidos mediante el incremento de la presión a una temperatura dada.<br />Sin embargo, el incremento de la temperatura aumenta la energía cinética entre las moléculas, dificultando la condensación.<br />Dr. Luis Dominguez - 2008 II<br />Temperatura y presión crítica<br />
  33. 33. <ul><li>La temperatura crítica de una sustancia es la temperatura sobre la cual, independientemente de la presión, el vapor no puede ser condensado.
  34. 34. La presión necesaria para licuar el gas a su temperatura crítica es la presión critica. </li></ul>Dr. Luis Dominguez - 2008 II<br />Temperatura y presión crítica<br />
  35. 35. Presión critica de algunas sustancias. <br />Dr. Luis Dominguez - 2008 II<br />Temperatura y presión crítica<br />
  36. 36. Dr. Luis Dominguez - 2008 II<br />Presión de vapor<br />
  37. 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.<br />Dr. Luis Dominguez - 2008 II<br />La presión de vapor a nivel molecular<br />
  38. 38. Las sustancias con presión de vapor elevada (gasolina) se evaporan rápidamente.<br />Es decir, es volátil.<br />Un incremento en la temperatura aumenta la presión de vapor.<br />Dr. Luis Dominguez - 2008 II<br />Volatilidad, presión de vapor y temperatura<br />
  39. 39. Dr. Luis Dominguez - 2008 II<br />Diagramas de fase<br />El diagrama de fase nos permite conocer la fase en la que una sustancia se encuentra, a una presión y temperatura dada. <br />
  40. 40. Dr. Luis Dominguez - 2008 II<br />Diagramas de fase del agua<br />
  41. 41. Dr. Luis Dominguez - 2008 II<br />Diagramas de fase del CO2<br />
  42. 42. Dr. Luis Dominguez - 2008 II<br />Diagramas de fase del CO2<br />
  43. 43. Dr. Luis Dominguez - 2008 II<br />La ecuación de Clausius-Clapeyron<br /><ul><li>La relación Presión de vapor versus temperatura de una sustancia puede ser expresada por la siguiente ecuación:
  44. 44. donde
  45. 45. P= presión de vapor
  46. 46. Hvap = Calor de vaporización
  47. 47. R = Constante de los gases (8.314 J/mol.K)
  48. 48. T= Temperatura absoluta
  49. 49. C= Constante</li></li></ul><li>Dr. Luis Dominguez - 2008 II<br />La ecuación de Clausius-Clapeyron<br />De la ecuación de la recta…<br />Podemos decir…<br />
  50. 50. Dr. Luis Dominguez - 2008 II<br />Solidos<br />
  51. 51. Cuando sus componentes (moléculas, iones o átomos) se ordenan en disposiciones bien definidas, el sólido formado se conoce como sólido cristalino.<br />Dr. Luis Dominguez - 2008 II<br />1. Sólidos cristalinos<br />
  52. 52. Dr. Luis Dominguez - 2008 II<br />1. Sólidos cristalinos<br />
  53. 53. Cuando las partículas que constituyen un sólido no presentan una estructura ordenada, éste se conoce como sólido amorfo.<br />Este tipo de sólidos no se funden a una temperatura específica. <br />Dr. Luis Dominguez - 2008 II<br />1. Sólidos amorfos<br />
  54. 54. El ordenamiento de las entidades que forman un sólido cristalino, permite representarlos con una matriz tridimensional.<br />Esta matriz es conocida como red cristalina.<br />Dr. Luis Dominguez - 2008 II<br />Red cristalina<br />Celda unitaria<br />Punto de red<br />
  55. 55. <ul><li>Las unidades que conforman los sólidos tienden a empaquetarse de tal manera de aumentar al máximo la fuerza de atracción entre ellas (a).
  56. 56. Esto da lugar a varios tipos de empaquetamiento:
  57. 57. E. compacto hexagonal (b).
  58. 58. ABAB
  59. 59. E. compacto cúbico (c).
  60. 60. ABCA</li></ul>Dr. Luis Dominguez - 2008 II<br />Empaquetamiento<br />
  61. 61. Basados en el tipo de empaquetamiento que tiene un sólido cristalino, es posible definir sus celdas unitarias.<br />Dr. Luis Dominguez - 2008 II<br />Celdas unitarias<br />Celda unitaria<br />Punto de red<br />
  62. 62. Dr. Luis Dominguez - 2008 II<br />Celdas unitarias<br />
  63. 63. Dr. Luis Dominguez - 2008 II<br />Celdas unitarias cúbicas<br />
  64. 64. Dr. Luis Dominguez - 2008 II<br />Celdas unitarias cúbicas<br />
  65. 65. Dr. Luis Dominguez - 2008 II<br />Celdas unitarias cúbicas<br />
  66. 66. Dr. Luis Dominguez - 2008 II<br />Celdas unitarias cúbicas<br />Ejercicio:<br />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.<br />Peso atómico del Al igual a 27 g/mol; <br />NA (número de Avogadro) = 1 mol = 6.022 x 10+23 átomos<br />Con esta información, cual será el radio del átomo de Al?<br />
  67. 67. Dr. Luis Dominguez - 2008 II<br />Características de algunos sólidos cristalinos.<br />
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