Embed Size (px)
Citation preview
Descripción de los 3
estados de la materia
Química General II
Estados líquido y sólido.
Diagrama de Fases
Estado Líquido
El estado líquido se caracteriza por:
• Retener su volumen pero no su forma.
• No poder comprimirse.
• Los líquidos se difunden mas lentamente que los gases.
• Poseen tensión superficial.
Estado líquido
• Se evaporan
• Tienen presiones de
vapor características.
• Tienen puntos de
ebullición
característicos.
Viscosidad (η)
Es lo contrario a la
fluidez.
Por lo tanto se define
como resistencia al flujo.
Es la cantidad de
materia que fluye en una
distancia dada en un
tiempo limitado.
Factores que afectan la
viscosidad
1. Temperatura
Si se aumenta la temperatura, aumenta la energía cinética.
Las moléculas o partículas vibran mas, se alejan unas de
otras.
Como consecuencia disminuyen las fuerzas de atracción
intermoleculares.
1T
Factores que afectan la
viscosidad
2. Peso Molecular
Peso Molecular α η
Que en sustancias de la misma familia química,
corresponde al tamaño.
Metano, etano, propano, butano
Factores que afectan la
viscosidad
3. Fuerzas intermoleculares.
Si hay fuerzas de mayor intensidad, hay mas viscosidad.
Fuerzas: -dipolo-dipolo
-Puentes de hidrógeno
-dispersión de London.
Comparación entre benceno y
agua
H2O
Medición de la viscosidad
Puede determinarse en función de la
cantidad de materia que fluye una
distancia dada en un tiempo
determinado.
1 poise (P) = 1 g/(cm.s)
1 milipoise (mP) = 0.001 poise
Medición de la viscosidad
Se mide en un
viscosímetro de
Ostwald a 20ºC.
Fórmula:
t
t
22
11
2
1
Ejercicios
De los siguientes pares de sustancias,
escoja la mas viscosa:
• Pentano y octano a 20ºC
• C3H8O3 o C6H6 a 25ºC
• Propanol o glicerina a 40ºC
• Aceite de motor a -10ºC o aceite de motor a
20ºC
Ejercicios
Una muestra de aceite con densidad de 0.954 g/cm3 se le determinó su viscosidad y se compara con el etanol que tiene una densidad de 0.78 g/cm3. El tiempo de paso por un viscosimetro del aceite es de 120.5 s y el del etanol es de 93.4 s. Viscosidad del etanol: 12 mP.
Cuál es la viscosidad relativa del aceite?
Ojo: Viscosidad del agua = 10.02 mP
agua
ciasus
rel
tan
Ejercicio
Cuál es la relación de los tiempos necesarios para que volumenes iguales de acetona y etanol fluyan a través de un viscosímetro a 20ºC? Las densidades de la acetona y del etanol a esta temperatura son : 0.791 y 0.789 g/cm3 respectivamente. La viscosidad de la acetona es 3.31 mpoises y la del etanol es de 11.94 mpoises.
Calcular las viscosidades relativas de ambas sustancias.
Tensión superficial
Se define como el
trabajo necesario para
expandir la superficie de
un líquido por unidad de
área.
Se aplica en términos de
las fuerzas de atracción
intermolecular y es una
medida de éstas.
Tensión superficial
Fuerzas de atracción intermolecular:
• Fuerzas de adhesión: entre moléculas
diferentes (por ejemplo el menisco).
• Fuerzas de cohesión: entre moléculas iguales
(forma de las gotas).
Medición de la tensión
superficial
Se utiliza el método
del capilar.
Se coloca un capilar
con un radio
determinado y se
mide la altura a la
que sube el líquido.
Medición de la tensión
superficial.
Donde:
h = altura en cm.
r = radio del capilar en cm
ρ = densidad en g/cm3
g = es la gravedad como 980 cm/seg2
La tensión superficial está en dinas/cm o g/s2
ghr2
1
Ejercicios
El etanol tiene una densidad de 0.741 g/cm3.
Se eleva 5.2 cm en un tubo capilar a 20ºC, con
radio capilar de 0.011 cm. ¿Cuál es su tensión
superficial?
El nitrobenceno se eleva 2.48 cm en un capilar
cuyo diámetro es 0.06 cm , ¿Cuál será la
densidad si la tensión superficial es de 43.9
dinas/cm?
Estado sólido
Es el estado físico
en el cual los iones,
moléculas o átomos
mantienen sus
posiciones fijas
debido a la
intensidad de las
fuerzas
intermoleculares.
Características del estado
sólido
• Es rígido (no fluye).
• No se comprime.
• Difusión lenta y con condiciones muy específicas
• Puntos de fusión característicos.
• Algunos tienen presiones de vapor características
(subliman)
Vidrio
Es un estado físico característico de ciertas sustancias que es intermedio entre los estados sólido y líquido.
En términos generales, posee todas las propiedades de los sólidos con excepción de la capacidad de fluir.
Los cambio de estado reciben los siguientes nombres:
• Sólido a vidrio: vitrificación.
• Vidrio a sólido: cristalización o devitrificación.
• Vidrio a líquido: reblandecimiento
• Líquido a vidrio: vitrificación.
Diagrama de fases
Es una gráfica de presión contra temperatura.
Se representan las condiciones bajo las cuales la sustancia existe como gas, líquido o sólido.
Se representan las condiciones bajo las cuales hay un equilibrio entre 2 o 3 de esas fases.
Diagrama de Fases.
En las regiones fuera de las líneas sólo existe una fase.
• El estado sólido existe a bajas temperaturas y presiones altas.
• El estado líquido a temperaturas y presiones intermedias.
• El estado gaseoso a bajas presiones y altas temperaturas.
Diagramas de fases
A lo largo de las líneas existen dos fases en equilibrio.
Hay un punto donde se unen las tres líneas y existen tres fases en equilibrio, a este se le llama punto triple.
Ejemplos.
Para el diagrama de fases del CO2determine:• Que fases existen a:
• 5.2 atm y – 60 ºC
• 1 atm y -50ºC
• 6 atm y -50ºC
• Si el dióxido de carbono a -78ºC experimenta un descenso de presión de 5 a 0.5 atm, que cambio físico ocurre?
• Si el dióxido de carbono a 8 atm se calienta de -78ºC a -50ºC que cambio físico ocurre?
Clasificación de los Estados de
la Materia.
Gases Líquidos Sólidos
1. Carecen de forma definida,
llenan completamente el
recipiente.
1. Carecen de forma
definida, adoptan la forma del
recipiente.
1. Forma definida (resisten a
la deformación)
2. Compresibles 2. Ligeramente compresibles.
Volumen definido.
2. Casi incompresibles
3. Baja densidad 3. Alta densidad. 3. Mayor densidad que los
líquidos
4. Fluidos 4. Fluidos 4. No son fluidos.
5. Se difunden con rapidez 5. Se difunden a través de
otros líquidos
5. Se difunden muy
lentamente a través de otros
sólidos.
6. Partículas extremadamente
desordenadas, mucho espacio
vacío, movimiento aleatorio en 3
direcciones.
6. Conjuntos desordenado de
partículas muy cercanas entre si,
con movimiento aleatorio
tridimensional.
6. Orden determinado de
partículas, únicamente con
movimiento vibratorio, partículas
muy cercanas entre si.
Estados de la materia
Conceptos importantes a
recordar
Calor molar de vaporización: Es la cantidad de calor necesaria para evaporar un mol de un líquido a una presión externa constante y a una temperatura específica.
Presión de vapor: Es la presión ejercida por el gas que está en equilibrio con la superficie del líquido, debido a las moléculas o átomos del mismo que se evaporan de su superficie.
• Depende de:
• Naturaleza del líquido y por tanto de sus fuerzas intermoleculares.
• La temperatura.
... Conceptos...
Punto de ebullición normal: Es la temperatura a la cual el líquido hierve cuando la presión atmosférica es 760 mm Hg.
• El punto de ebullición está relacionado con el calor de vaporización a través de la ley de Trouton.
ΔH vap ≈ 21 Teb.
Teb en Kelvin
• Se aplica a la mayoría de compuestos orgánicos, no para el agua o sustancias que formen puentes de hidrógeno.
... Conceptos...
Temperatura crítica: Es la temperatura
a la cual mas allá, la sustancia no puede
existir en estado líquido.
Presión crítica: Es la presión a la cual
mas allá, la sustancia no puede existir
en estado líquido.
