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Fuerzas intermoleculares Sólidos y Líquidos. Propiedades físicas. TEORIA CINETICO MOLECULAR. Esta teoría describe el comportamiento y las propiedades de la materia en base a cuatro postulados: - PowerPoint PPT Presentation
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Fuerzas intermolecularesSólidos y Líquidos
Propiedades físicas
TEORIA CINETICO MOLECULAREsta teoría describe el comportamiento y las
propiedades de la materia en base a cuatro postulados:
1. La materia está constituida por partículas que pueden ser átomos ó moléculas cuyo tamaño y forma característicos permanecen en estado sólido, líquido ó gas.
2. Estas partículas están en continuo movimiento aleatorio. En los sólidos y líquidos los movimientos están limitados por las fuerzas cohesivas, las cuales hay que vencer para fundir un sólido ó evaporar un líquido.
3. La energía depende de la temperatura. A mayor temperatura más movimiento y mayor energía cinética.
4. Las colisiones entre partículas son elásticas. En una colisión la energía cinética de una partícula se transfiere a otra sin pérdidas de la energía global.
La teoria cinetico molecular nos describe el comportamiento y las propiedades de los gases de manera teórica. Se basa en las siguientes generalizaciones.
Todos los gases tienen átomos ó moléculas en continuo movimiento rápido, rectilíneo y aleatorio.
Los átomos ó moléculas de los gases están muy separados entre sí, y no ejercen fuerzas sobre otros átomos ó moléculas salvo en las colisiones. Las colisiones entre ellos o con las paredes son igualmente elásticas.
Los gases que cumplen estas condiciones se denominan ideales. En realidad estos gases no existen, pero los gases reales presentan un comportamiento similar a los ideales en condiciones de baja presión alta temperatura. En general los gases son fácilmente compresibles y se pueden licuar por enfriamiento ó compresión.Las propiedades y cantidades de los gases se explicar en términos de presión, volumen, temperatura y número de moléculas, estos cuatro son los parámetros usados para definir la situación de un gas.
Teoría cinético molecular y estados de la materia
Comparación molecular entre gases, sólidos y líquidosComparación molecular entre gases, sólidos y líquidos
GASES-Desorden total-Partículas tienen completa libertad de movimiento.-Partículas tienden a estar alejadas entre si- Forma y volumen indeterminado.
LÍQUIDOS-Menor desorden-Partículas tienen movimiento relativo entre si-Partículas tienen mayor cohesión (juntas)- Forma del recipiente que los contiene
SÓLIDOS-Orden-Partículas fijas en una posición determinada. -Partículas unidas entre si- Forma y volumen determinado
Enfriar o comprimir
Calentar o reducir presión
Enfriar
Calentar
Fuerzas moleculares
Fuerzas intramoleculares
Fuerzas intermoleculares
- Mantienen juntos a los átomos en una molécula.- Estabilizan a las moléculas individuales
- Fuerzas de atracción entre las moléculas.- Principales responsables de las propiedades macroscópicas de la materia.
Fuerzas Intermoleculares
Fuerzas de atracción
entre las moléculas
Ejercen mayor influencia en los estados condensados de la materia (líquido y sólido)
Son más débiles que las fuerzas intramoleculares
Tipos de Fuerzas intermoleculares
Fuerzas de Van der Waals
Fuerzas ion-dipolo
Dipolo-dipolo
Dipolo-dipolo inducido
Fuerzas de dispersión de London
Existen en todos los tipos de moléculas
Aumentan al aumentar la masa molecular
Dependen de la forma de la molécula
Fuerzas Ion-dipolo
Ej. Hidratación, disolución acuosa NaCl
Fuerzas de atracción entre un ion y moléculas polares
Intensidad depende de: - carga y tamaño del ion- magnitud del momento dipolo- tamaño de la molécula.
Fuerzas Dipolo-dipolo
Fuerzas de atracción entre moléculas polares
A mayor momento dipolar, mayor es la fuerza
Sólidos, moléculas unidas en forma rígida
Líquidos, moléculas unidas en forma no tan rígida, pero tienden a alinearse.
Fuerzas dipolo-dipolo inducido
Ion o molécula polar se acerca a un átomo (o molécula no polar) la distribución electrónica se distorciona por la fuerza que ejerce el ion o la molécula polar, dando lugar a una clase de dipolo.
Molécula apolar
Fuerzas de dispersión, De London
Existen entre todas las especiesÚnicas Fuerzas de atracción entre las moléculas no polares.
Dipolo instantáneo:momento dipolar generado por posiciones específicas de los electrones, dura una pequeña fracción de segundo. Lleva a formación de dipolos temporales.
Fuerzas de atracción que se generan por los dipolos temporales inducidos en los átomos o moléculas
Directamente proporcional al grado de polarización del átomo o molécula
Son muy débiles Aumentan con la masa molar
Fuerzas de dispersión
Puentes de Hidrógeno
Interacción especial dipolo-dipolo
entre el átomo de Hátomo de H de un enlace polar
y un átomo electronegativo de O, N o FO, N o F.
Energía promedio de enlace, 40 kJ/mol, es demasiado grande para una interacción dipolo-dipolo.
Tienen un fuerte efecto en la estructura y propiedades de muchos compuestos.
A y B representan a O, N o F
LÍQUIDOS
Propiedades de los líquidos
Tensión superficial Viscosidad Estructura y propiedades del agua
El clip se mantiene sobre el agua ¿por qué? si la densidad del hierro es mayor
Propiedades de los líquidos
Tensión superficialTensión superficialLa energía necesaria para aumentar el área superficial de un líquido. La superficie de un líquido se comporta como una membrana o barrera Esto se debe a las desiguales fuerzas de atracción entre las moléculas y la superficie
Tensión superficial
Tambien , se considera como una medida de la fuerza elástica que existe en la superficie de un líquido.
Los líquidos que tienen fuerzas intermoleculares grandes también poseen tensiones superficiales altas.
Viscosidad Medida de la resistencia de los líquidos a fluir. Un líquido fluye cuando las moléculas resbalan unas sobre otras. La viscosidad será mayor cuando las fuerzas intermoleculares sean más
fuertes. Suele disminuir al aumentar la T°
Ej: influencia en la capacidad de formar puentes de hidrógeno.
La forma del menisco en la superficie de un líquido:» Si las fuerzas
adhesivas son mayores que las fuerzas de cohesión, la superficie del líquido es atraída hacia el centro del contenedor. Por ello, el menisco toma forma de U.
» Si las fuerzas de cohesión son mayores que las de adhesión, el menisco se curva hacia el exterior.
- Fuerzas de cohesión que unen las moléculas unas a otras.
- Fuerzas de adhesión que unen las moléculas a la superficie.
Propiedades de los líquidos
Capilaridad: Cuando un tubo de vidrio muy estrecho
(capilar) se introduce en un líquido, el nivel del menisco sube y a este efecto se le conoce como capilaridad.
Equilibrio líquido-vapor
Presión de Presión de vaporvapor
Moléculas en estado vaporMoléculas en estado vapor
Moléculas que pasan a vapor (se vaporizan)Moléculas que pasan a vapor (se vaporizan)
Moléculas que pasan al líquido (se condensanMoléculas que pasan al líquido (se condensan)
Estructura y propiedades del agua
Cada átomo de O forma 2 puentes de H
O
H
H
OH
H
OH
H
O
HH
OHH
OH
H
OH
H
OH
H
hielo agua
Densidad del agua líquida mayor que la del hielo
¿Por qué?
Predomina atrapamiento de agua
Predomina expansión térmica de agua
Vaporización de los líquidos.
EvaporaciónProceso por el cual las moléculas de la superficie del líquido se desprenden y pasan a la fase gaseosa.
Las moléculas deben tener energía cinética mínima
La velocidad de evaporación se incrementa al elevarse la temperatura.
Condensación Proceso inverso a la evaporación, las moléculas de vapor chocan con la superficie y son capturadas por ella.
Equilibrio dinámico
Veloc. Evap. = Veloc. Cond.
En sistema cerrado
Presión de vapor
Presión de vapor Presión parcial de las moléculas de vapor por encima de la superficie de un líquido
Siempre se elevan al aumentar la temperatura
A una presión dada, las presiones de vapor de distintos líquidos son diferentes.
Fuerzas de cohesión
Líquidos volátiles Se evaporan con facilidad Tienen Pv relativamente altas
Puntos de ebullición
Punto de ebullición
Ebullición
Distinto a la evaporación
Cuando se calienta un líquido comienzan a formarse burbujas de vapor debajo de su superficie, estas se elevan hasta la superficie y estallan liberando vapor al aire.
Es la temperatura a la cual la presión de vapor es exactamente igual a la presión aplicada
La presión que ejercen las moléculas que se escapan iguala a la ejercida por las moléculas de la atmósfera
Transferencia de calor en líquidos
Calor específico(J/g °C)
Capacidad calorífica Molar (J/mol °C)
Cantidad de calor que debe añadirse a una masa determinada del líquido para elevar su temperatura en 1°C.
Calor molar de vaporización
∆Hvap
Cantidad de calor que debe añadirse a un mol de líquido en el punto de ebullición para convertirlo a vapor sin cambio de temperatura.
Reflejan las fuerzas intermoleculares
Sólidos
Algunas propiedades…
Punto de fusión
Temperatura en la cual un sólido y un líquido existen en equilibrio
sólido líquidofusión
congelación
Veloc. Fusión = veloc. Cong.
Calor molar de fusión
∆Hfus
Cantidad de calor que debe añadirse a un mol de sólido en el punto de fusión para convertirlo en líquido sin cambio de temperatura.
Depende de las fuerzas intermoleculares
Sublimación y presión de vapor de sólidos
Sublimación de I2
Algunos sólidos se evaporan sin pasar por el estado líquido Subliman
Sólidos con presión de vapor altas
sólido gassublimación
deposición
Diagramas de Fase (P contra T)
Estructura Cristalina
Categorías de sólidos: Cristalinos
Poseen ordenamiento estricto y regular, sus átomos, moléculas o iones ocupan posiciones específicas.
Amorfos Carecen de un
ordenamiento bien definido y de un orden molecular repetido
Sólidos cristalinos
Fuerzas netas de atracción intermolecular son máximas
pueden ser
•Iónicas•Covalentes•de van der waals•de enlaces de H •o una combinación de ellas.
•Sólidos Moleculares•Sólidos covalentes•Sólidos Iónicos•Sólidos Metálicos
Celda unitaria Unidad estructural repetida
Red Cristalina
Los 7 tipos de celdas unitarias
Empaquetamiento
Empaquetamiento
Sólidos cristalinos
Fuerzas netas de atracción intermolecular son máximas
pueden ser
•Iónicas•Covalentes•de van der waals•de enlaces de H •o una combinación de ellas.
•Sólidos Moleculares•Sólidos covalentes•Sólidos Iónicos•Sólidos Metálicos
Sólidos Moleculares
Posiciones en la red cristalina que describen a las celdas unitarias ocupadas por moléculas o elementos monoatómicos.
Enlaces CovalentesFuerzas de atracción entre moléculas es débil
-enlaces de H- dipolo-dipolo-fzas de London
•Sustancias suaves•Bajo pto de fusión•Malos conductores de la electricidad•Buenos aislantes
Ej: H2O, SO2, CH4
Sólidos Covalentes
Moléculas gigantes formadas por átomos con enlaces covalentes en una red cristalina, rígida y extensa.
Ej: Diamante, cuarzo.,
Enlaces covalentes fuertes de tipo rígido, en gral:- duros- funden a altas T°- malos conductores térmicos y eléctricos
Sólidos Iónicos
Los iones ocupan la celda unitaria
Ej: NaCl, MgO, CaS
•Malos conductores eléctricos y térmicos•Sales fundidas, excelentes conductoras (los iones pueden desplazarse con libertad)
Sólidos Metálicos
Los iones metálicos ocupan los sitios de las redes cristalinas y se encuentran dentro de una nube de electrones de valencia deslocalizados.
Prácticamente todos los metales cristalizan en:
-Cúbica centrada en el cuerpo- cúbica centrada en las caras-hexagonal
•Enlace metálico (atracción entre electrones y cationes)•Blandos a muy duros•Buenos conductores electricos y térmicos•Amplio rango de T° de fusión (-39 a 3400°C)
Ej: Li, K, Ca, etc.