3b+ Capitulo+ No 3b

Instituto de Ciencias Químicas y Ambientales - ICQA

Química General IQuímica General IProfesor: Ing. Justo Huayamave N.Profesor: Ing. Justo Huayamave N.

CAPITULO 3: CAPITULO 3:

LíquidosLíquidos


Líquidos – ContenidoLíquidos – Contenido

Fuerzas intermoleculares.Fuerzas intermoleculares. El estado líquido: viscosidad, tensión El estado líquido: viscosidad, tensión

superficial, acción capilar.superficial, acción capilar. Diagrama de fases: reglas de las fases, Diagrama de fases: reglas de las fases,

condiciones críticas.condiciones críticas. La evaporación y la presión de vapor en estado La evaporación y la presión de vapor en estado

de equilibrio.de equilibrio. Cambios de estado y comparación de los tres Cambios de estado y comparación de los tres

estados de la materia.estados de la materia. Los sólidos no cristalinos y los líquidos Los sólidos no cristalinos y los líquidos

inmóvilesinmóviles


FUERZAS INTERMOLECULARESFUERZAS 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 ATRACCIÓNTIPOS 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

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

++

+ -


FUERZAS DE LONDONFUERZAS 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 LONDONFUERZAS DE LONDON

Distribución electrónica no uniforme que provoca un dipolo inducido

+ -- +


FUERZAS DIPOLO-DIPOLOFUERZAS 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-DIPOLOION-DIPOLO

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


PUENTE DE HIDRÓGRNOPUENTE 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 materiaEstado líquido de la materia

Viscosidad:Viscosidad: Propiedad de un líquido que Propiedad de un líquido que tiende a oponerse a su flujo. Es una medida de tiende a oponerse a su flujo. Es una medida de la resistencia que ofrece una capa del líquido a la resistencia que ofrece una capa del líquido a desplazarse sobre la capa adyacente. Depende desplazarse sobre la capa adyacente. Depende de la temperatura.de la temperatura.

Unidades:Unidades: 1 poise= 10E1Pa.S]=[Kg.S1E.mE1]1 poise= 10E1Pa.S]=[Kg.S1E.mE1]

stokes = cmstokes = cm22/s/s


Viscosímetro Viscosímetro


Otras unidades de viscosidadOtras unidades de viscosidad

Viscosidad Saybolt:Viscosidad Saybolt: indica el tiempo que indica el tiempo que transcurre para fluir 60cc de aceite por un transcurre para fluir 60cc de aceite por un orificio calibrado y su resultado se expresa como orificio calibrado y su resultado se expresa como Segundos Saybolt Universal (ssu)Segundos Saybolt Universal (ssu)

Viscosidad Engler:Viscosidad Engler: indica el cociente entre el indica el cociente entre el

tiempo de salida de 200mL de aceite y la misma tiempo de salida de 200mL de aceite y la misma cantidad de agua, por un orificio calibrado.cantidad de agua, por un orificio calibrado.

Viscosidad Redwood:Viscosidad Redwood: indica el tiempo que indica el tiempo que transcurre para fluir 500cc de aceite por un transcurre para fluir 500cc de aceite por un orificio calibrado.orificio calibrado.


Viscosidad Viscosidad

La viscosidad puede ser La viscosidad puede ser determinada midiendo determinada midiendo el tiempo que tarda el el tiempo que tarda el fluido en fluir a través fluido en fluir a través de una determinada de una determinada temperatura. temperatura.

Esta temperatura suele Esta temperatura suele ser 100º F y 210º F ser 100º F y 210º F (37.8º C y 98.9º C)(37.8º C y 98.9º C)

Existen varios sistemas Existen varios sistemas de unidadesde unidades


Tensión superficialTensión superficial

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


Tensión superficialTensión superficial


Acción capilarAcción capilar

Cuando las fuerzas de Cuando las fuerzas de adhesión (líquido-adhesión (líquido-superficie) exceden a la superficie) exceden a la fuerza de cohesión fuerza de cohesión (líquido-líquido), el (líquido-líquido), el líquido continúa líquido continúa ascendiendo por los lados ascendiendo por los lados del tubo hasta que del tubo hasta que alcanza el equilibrio entre alcanza el equilibrio entre las fuerzas de adhesión y las fuerzas de adhesión y el peso del líquidoel peso del líquido


Cambios de faseCambios 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 faseCambios de fase

Vaporización

Fusión

Sublimación

Condensación

Solidificación

Deposición

Gas

Sólido

Líquido

En

ergí

a d

el s

iste

ma


Curvas de calentamientoCurvas de calentamiento

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


Evaporación (vaporización)Evaporación (vaporización)

Es el proceso por el cual las Es el proceso por el cual las moléculas de la superficie del líquido moléculas de la superficie del líquido se desprenden y pasan a la fase se desprenden y pasan a la fase gaseosa.gaseosa.

A mayor área superficial y mayor A mayor área superficial y mayor temperatura mayor evaporacióntemperatura mayor evaporación


Presión de vaporPresión de vapor La presión parcial de las moléculas de La presión parcial de las moléculas de

vapor por encima de la superficie a un vapor por encima de la superficie a un líquido es la presión de vapor.líquido es la presión de vapor.

Presión = 0


Punto de ebulliciónPunto de ebullición

Es la temperatura a la cual la presión Es la temperatura a la cual la presión de vapor del líquido es igual a la de vapor del líquido es igual a la presión externa.presión externa.

Gráfico: Presión de vapor de cuatro líquidos Gráfico: Presión de vapor de cuatro líquidos comunes en función de la temperatura.comunes en función de la temperatura.

(hacer clic en la gráfica correspondiente)(hacer clic en la gráfica correspondiente)

Éter dietílico

Alcohol etílico(ethanol)

Agua

Etilenglicol

Diagrama de Fase

Instituto de Ciencias Químicas y Ambientales - ICQATemperatura (ºC)Temperatura (ºC)

Pre

sión

de

Vap

or (

torr

)P

resi

ón d

e V

apor

(to

rr)

00 2020 4040 6060 8080 100100

200200

400400

600600

800800

00

760760

34.6ºC

Punto de Ebullición NormalÉter

dietílico

Página anterior Punto

ebullición


Pre

sión

de

Vap

or (

torr

)P

resi

ón d

e V

apor

(to

rr)

00 2020 4040 6060 8080 100100

200200

400400

600600

800800

00

760760

78.3ºC

Punto de Ebullición Normal

Alcohol etílico(ethanol)


ebullición


Pre

sión

de

Vap

or (

torr

)P

resi

ón d

e V

apor

(to

rr)

00 2020 4040 6060 8080 100100

200200

400400

600600

800800

00

760760

100ºC

Punto de Ebullición Normal

Agua


ebullición


Pre

sión

de

Vap

or (

torr

)P

resi

ón d

e V

apor

(to

rr)

00 2020 4040 6060 8080 100100

200200

400400

600600

800800

00

760760Punto de Ebullición Normal

Etilenglicol


ebullición


Ecuación de Clausius-ClapeyronEcuación de Clausius-Clapeyron

Cuando se trabaja con dos variables, tales Cuando se trabaja con dos variables, tales como presión de vapor y temperatura, es como presión de vapor y temperatura, es preferible trabajar en funciones lineales preferible trabajar en funciones lineales (líneas rectas).(líneas rectas).

En este caso es posible encontrar una En este caso es posible encontrar una relación lineal haciendo un simple cambio de relación lineal haciendo un simple cambio de variables.variables.

CRT

HP vap +

∆−=ln



La ecuación de Clausius-Clapeyron se emplea La ecuación de Clausius-Clapeyron se emplea para tres tipos de cálculos.para tres tipos de cálculos.

Predecir la presión de vapor de un líquido a Predecir la presión de vapor de un líquido a una temperatura determinada.una temperatura determinada.

Determinar la temperatura a la cual el líquido Determinar la temperatura a la cual el líquido tiene presión de vapor específica.tiene presión de vapor específica.

Evaluar Evaluar ΔΔHHvapvap a partir de la determinación de a partir de la determinación de presiones de vapor a distintas temperaturas.presiones de vapor a distintas temperaturas.



bmXY +=R

HmPendiente vap∆−

=:

CTR

HP vap +

∆−= 1

ln



Con los siguientes datos grafique lnP vs. 1/T y Con los siguientes datos grafique lnP vs. 1/T y determine el calor molar de vaporización del determine el calor molar de vaporización del mercurio (Hg).mercurio (Hg).

Temperatura (K) 200 250 300 320 340

Presión (mm Hg) 17,3 74,4 246,8 376,3 557,9


Presión (mmHg)

Ln P Temperatura (K)

1/T

17,3 2.851 200 0.005

74,4 4.31 250 0.004

246,8 5.51 300 0.0033

376,3 5.93 320 0.0031

557,9 6.32 340 0.0029

Ln

PL

n P

22

88

66

55

44

77

33

11

1/T1/T11 22 33 44 55 66 X10X10-3-3

x∆

y∆

Con los siguientes datos grafique lnP vs. 1/T y determine el calor molar de Con los siguientes datos grafique lnP vs. 1/T y determine el calor molar de vaporización del mercurio (Hg).vaporización del mercurio (Hg).

CRT

HP vap +

∆−=ln

JH

KmolJH

RmH

m

KmolJRR

Hm

vap

vap

vap

vap

9.13733

)*/314.8*9.1651(

*

9.1651

./31.8

=∆

−−=∆

−=∆−=

=∆

−=

(y2,x2)

(y1,x1)


Ejercicio: ecuación de Clausius-ClapeyronEjercicio: ecuación de Clausius-Clapeyron

El diclorometano (CHEl diclorometano (CH22ClCl22) es un solvente ) es un solvente orgánico utilizado para remover la cafeína de orgánico utilizado para remover la cafeína de los granos de café. Con los datos de presión de los granos de café. Con los datos de presión de vapor del diclorometano a diferentes vapor del diclorometano a diferentes temperaturas grafique la línea correspondiente temperaturas grafique la línea correspondiente y a partir de ella determine la entalpía de y a partir de ella determine la entalpía de vaporización del solvente.vaporización del solvente.

Presión (mmHg)

80,1 133,6 213,3 329,6 495,4 724,4

Temperatura (K)

263 273 283 293 303 313


Diagramas de fasesDiagramas de fases

Los diagramas de fase de temperatura – Los diagramas de fase de temperatura – presión ilustran las condiciones bajo las presión ilustran las condiciones bajo las cuales una sustancia puede existir como cuales una sustancia puede existir como sólido, líquido o vapor, así como las sólido, líquido o vapor, así como las condiciones que puedan causar cambios de condiciones que puedan causar cambios de estado.estado.

Representan las condiciones de temperatura y Representan las condiciones de temperatura y presión en donde pueden coexistir diferentes presión en donde pueden coexistir diferentes clases en equilibrioclases en equilibrio


Diagrama de fase del aguaDiagrama de fase del agua

líquidolíquidosólidosólido

vaporvaporA

BC

Temperatura

218 atm

1atm

6.03X10-3

0

Pre

sión

0 0.01 100 374

O


DIAGRAMAS DE FASESDIAGRAMAS DE FASES


OC: cualquier punto sobre esta línea OC: cualquier punto sobre esta línea describe un conjunto de condiciones de describe un conjunto de condiciones de temperatura y presión bajo las cuales el temperatura y presión bajo las cuales el líquido y el vapor pueden coexistir.líquido y el vapor pueden coexistir.

AO: presión de vapor para el sólido. AO: presión de vapor para el sólido. Representa un conjunto de puntos que Representa un conjunto de puntos que describen condiciones posibles de presión describen condiciones posibles de presión temperatura para el equilibrio sólido-temperatura para el equilibrio sólido-vapor.vapor.



BO: línea del punto de fusión, representa BO: línea del punto de fusión, representa el equilibrio sólido-líquido.el equilibrio sólido-líquido.

O: punto triple. El sólido, el líquido y el O: punto triple. El sólido, el líquido y el vapor pueden coexistir a 0.01° C (273.16°) vapor pueden coexistir a 0.01° C (273.16°) y 0.00603 atm (4.58 torr)y 0.00603 atm (4.58 torr)



Condiciones críticasCondiciones 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 …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?

3b+ Capitulo+ No 3b

Technology

Transcript of 3b+ Capitulo+ No 3b