Fuerzas Intermoleculares Liquidos y Solidos Diaposotivas

7/22/2019 Fuerzas Intermoleculares Liquidos y Solidos Diaposotivas

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CURSO DE QUMICA

GENERAL I

M.Sc. EMA MORENO de MEDINA


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FUERZAS

INTERMOLECULARESDE LQUIDOS Y

SLIDOS


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PROPIEDADES DE LQUIDOS , SLIDOS YGASES

Vivimos inmersos en unamezcla de gases(atmsfera de la Tierra)

Mayor conocimiento delcomportamiento de lquidosy slidos (tangibles)

La mayora de sustanciaslquidas a temperaturaambiente son sustanciasmoleculares.


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PROPIEDADES YCARACTERSTICAS DE GASES,

LQUIDOS Y SLIDOSEstado de la

materiaVolumen/Forma Densidad Compresibilidad Movimiento

molecular

Gas Asume la forma y elvolumen del recipiente

que lo contiene

Baja Muy compresible Movimiento muylibre

Lquido Tiene volumen definidopero asume la forma del

recipiente que lo

contiene

Alta Ligeramentecompresible

Se deslizan entres libremente

Slido Tiene volumen y formadefinidos

Alta Prcticamenteincompresible

Vibracionesalrededor de

posiciones fijas


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ENLACESQUMICOS

Mantienenunidos los

tomos en lasmolculas

Mantienenunidos losiones en los

cristales

Responsablesde

propiedadesfsicas yqumicas

Atraccin queuna sustanciaejerce sobre

otra


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ENLACESQUMICOS

COVALENTES

INICOSMETLICOS


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ENLACESINICOS

Transferenciacompleta deelectrones

Unasustanciacede y otra

ganaelectrones

Originacompuestos

inicos

DIFERENCIADEELECTRONEGA

TIVIDADMAYOR A 1,8


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Compuestosinicos

Todos sonSlidos a

temperaturaambiente

P.E. muy

altosEntre

1000 y 1500oC

Se disocianen agua

Conducencorrienteelctrica

(electrolitos)


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ESTRUCTURA DEL NaCl, UN COMPUESTOINICO


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ENLACESCOVALENTES

SUCEDEN

ENTRETOMOS NOMETLICOS


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ENLACE COVALENTE


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ESTRUCTURA DE LEWIS DELHCl


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ELECTRONEGATIVIDAD

CAPACIDAD DE UN TOMO UNAMOLCULA PARA ATRAER

ELECTRONES HACIA S MISMO.Linus Pauling desarroll una escala numricade electronegatividad.


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TABLA DE ELECTRONEGATIVIDAD


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CARACTERISTICAS DE LOS ENLACESCOVALENTES

Sucede entre 2 tomos nometlicos idnticos

Los electrones se compartes porigual entre los 2 tomos

No hay diferencia deelectronegatividad

Elementos diatnicos

ENLACES

COVALENTESNO POLARES

Sucede entre 2 tomos nometlicos distintos

Diferencia de electronegatividadhasta 1,8

ENLACESCOVALENTES

POLARES


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EJEMPLOS DE ENLACES

I y IElectronegatividad: I=2.52.5 2.5 =0 Enlace covalente no polar P y ClElectronegatividad: P=2.1

Cl=3.0

3.0 2.5 =0.9 Enlace covalente polar K y ClElectronegatividad: K = 0.8

3.0 0.8 = 2.2 Enlace inico


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ENLACES METLICOS

CARGA POSITIVAFORMAN RED

TRIDIMENSIONALIONES

METLICOS

DBILMENTE SUJETOS

SE DESPLAZANLIBREMENTE POR TODOEL METAL

SON LOS MEJORESCONDUCTORES DEELECTRICIDAD

ELECTRONES


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ENLACES METLICOS


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ENLACES COVALENTES

Los enlaces covalentes, quesonfuerzas dentro de las molculas,

influyen en: Forma de las molculas Energas de enlace y

Otros comportamientos.


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FUERZAS INTERMOLECULARES EINTRAMOLECUALRES

Responsables de laspropiedades

macroscpicas:

Punto Ebullicin

Punto Fusin

Fuerzas de atraccinque existen entre las

molculas

FUERZASINTERMOLECULARES

Responsables de laestabilidad de

molculasindividuales

Mantienen juntos los

tomos en unamolcula

Enlaces

FUERZASINTRAMOLECULARES


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FUERZAS

INTERMOLECULARES

GASES

Falta de F.I.permite que se

expanda y llene elrecipiente que lo

contiene

LQUIDOS

F.I. tienensuficienteintensidad paramantener juntas

las molculas

No son tan fuertespara evitar sumovimiento

(verter)

SLIDOS

F.I. son tan fuertes

que mantienenmolculas

No hay libertad demovimiento

Slidos son rgidos

Tienen estructurasmuy ordenadas

(cristales)


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FUERZAS INTERMOLECULARESDE LQUIDOS Y SLIDOS

FUERZAS INTERMOLECULARES


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FUERZAS INTERMOLECULARESDE LQUIDOS Y SLIDOS

A temperatura ambiente las fuerzasintermoleculares varan as:

GASES < LQUIDOS < SLIDOS

NaCl(s) Funde : 804 oCHierve : 1465oC a 1 atm.

N2O(g) Licua : -88.5 oCSolidifica : -102.4 oC a 1 atm.



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Intermolecular vs intramolecular 41 kJ para vaporizar 1 mol de H2O en su P.E(Intermolecular)

930 kJ para romper los dos enlaces O H en

1 mol de H2O ( Intramolecular) Las fuerzas intermoleculares son mas

dbiles que las fuerzas intramoleculares


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TIPOS DE FUERZAS DEATRACCIN

Fuerzas in dipolo

Fuerzas dipolo dipoloFuerzas de dispersin deLondon

Puentes de Hidrgeno


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FUERZAS DE VAN DER WAALS

Dipolo dipoloDipolo-dipolo inducidoDispersin


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TIPOS DE FUERZAS DEATRACCIN

Dependiendo del estado fsico

de una sustancia y de lanaturaleza de las molculas,ms de un tipo de interaccin

puede jugar un papel en laatraccin total entremolculas.

FUERZAS IN DIPOLO


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FUERZAS IN DIPOLOIn (catin o anin) y una carga parcial en el

extremo de una molcula polar.La fuerza depende de: Carga Tamao del in y Magnitud del dipolo.Son importantes en las soluciones de las

sustancias inicas en lquidos polares.

+ -+ - +

a) Extremo negativo de molcula polar orientado hacia un catin.


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FUERZAS IN - DIPOLO

Fuerzas de atraccin entre un ion y una molcula polar.

Interaccin ion-dipolo


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11.2

INTERACCIN DE UNA MOLCULADE AGUA CON IONES

H2O momento dipolar 1,87 DMg2+ radio inico ms pequeo (78 pm) , carga ms alta

Na+

radio inico ms grande (98 pm)


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FUERZAS DIPOLO DIPOLO

Son fuerzas que actan entre molculas polaresque estn muy prximas, generalmente son msdbiles que las fuerzas in dipolo.

Para molculas de masa y tamaosemejante, las energas de atraccin

intermoleculares aumentan cuando lapolaridad aumenta.

+ -

- +

Los dipolos estn alineados para producir una interaccin de atraccin.

+ -

+ -


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Orientacin de molculas polaresen un slido


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Sustancia MasaMolecular

Uma

Momentodipolar

D

Punto deebullicin

K

Propano C3H8 44 0.1 231Eter dimetlicoCH3OCH3

46 1.3 249

Cloruro de metiloCH3Cl

50 2.0 249

AcetaldehdoCH3CHO

44 2.7 293

AcetonitriloCH3CN

41 3.9 355

PUNTOS DE EBULLICIN DE

SUSTANCIAS ORGNICAS



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+ -

- +

+ -

+ -

Orientacionesen que se

atraen

Orientacionesen que serepelen

ATRACCIN

NETALQUIDOS

Libre

movimiento


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FUERZAS DE DISPERSIN

Los gases no polares se pueden licuar, elloindica que debe haber alguna clase defuerzas de atraccin entre ellas.

El origen de esta atraccin fue propuesto porprimera vez en 1930 por Fritz London, fsicogermano estadounidense.

El reconoci que el movimiento de loselectrones en un tomo o en una molculapuede crear un momento dipolarinstantneo.


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DISTRIBUCIN DE CARGAS ENUN TOMO DE HELIO

-

+

e-

e-

e-

e-

-

+

Atracciones electrostticas

Momento dipo lar ins tantneo (porque slo dura unapequea fraccin de segundo)


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RECUERDE:

LAS FUERZAS DE DISPERSINEXISTEN ENTRE ESPECIES , YASEAN:

NEUTRAS CON GARGA NETA POLARES O NO POLARES

POLARIZABILIDAD


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POLARIZABILIDAD

+- +-

- +- +

Facilidad con la que una fuerza extremadistorsiona la distribucin de cargas enuna molcula.La fuerza de atraccin de un ino deuna molcula po larproduce un dipoloinducido.

INMOLCULA

POLARDIPOLO

INDUCIDO

DIPOLO

INDUCIDO



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Fuerzas de atraccin que surgen como resultado dedipolos temporales inducidos en tomos o molculas.

Interaccin de dipolos ion-inducido

Interaccin de dipolos dipolo-inducido


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DIPOLOS INDUCIDOS INTERACTUANDO ENTRE S


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11.2

Polarizacin es la facilidad con la que la distribucion del electrn en eltomo o molcula puede ser distorsionada.

Lapolarizacinaumenta con:

mayor nmero de electrones difusin de ms nubes de electrones

Las fuerzas de

dispersin por logeneral aumentanla masa molar.

PUNTOS DE EBULLICIN DE


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PUNTOS DE EBULLICIN DEHALGENOS Y GASES NOBLES

HALGENOS P.E.(K) GASESNOBLES

P.E (K)

F2 85.1 He 4.6

Cl2 238.6 Ne 27.3

Br2 332 Ar 87.5

I2 457.6 Kr 120.9

Xe 166.1

FUERZAS DE DISPERSIN DE


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FUERZAS DE DISPERSIN DELONDON

La forma de las molculastambin influye en las F. de D.Ejm.

n-pentano neopentanoF.M. C5H12 C5H12

P.E: 309.4 K 282.7 KForma: cilndrica esfricaSuperficie: mayor menorContacto: mayor menorAtraccin: mayor menor



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Las F. de D. entre molculaspolares pueden contribuir ms a lasfuerzas de atraccin totalesque lasfuerzas dipolo-dipolo. Ejm.



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HBr P.E: 206.2 KFuerzas de atraccin totales ms fuertesEs menos polar, 0.79 D

P.M. mayorMs polarizable, F. de D. ms fuertes

HCl P.E: 189.5 K

Mayor polaridad, 1.03 DP.M. menor



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Si las molculas tienen: F.D. aproximadamente

iguales Fuerzas de atraccin se

incrementan con

POLARIDAD

Tamaoy formasimilares

Fuerzas de atraccin seincrementan con aumentode PESO MOLECUALR

Fuerzas de dispersinmayores

Polaridady formasimilares


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S

Qu tipos de fuerzas intermoleculares existen entre cada unade las siguientes molculas?

HBrHBr es una molcula polar: interaccin dipolo-dipolo.Tambin hay fuerzas de dispersin entre molculas deHBr.

CH4CH4es no polar: fuerzas de dispersin.

SO2SO2es una molcula polar: fuerzas dipolo-dipolo.Tambin hay fuerzas de dispersin entre las molculas

de SO2.


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EJERCICIOS

Cul de las siguientes sustancias puede existircomo gas y como slido a la temperaturaambiente y a la presin atmosfrica normal?

P4O10

Cl2

AgCl

I2

RESPUESTA


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RESPUESTA

Qu sustancia tiene las fuerzas de atraccinms dbiles?

Mientras ms dbiles sean ms probable queexista como gas a cualquier temperatura ypresin, as:

Cl2: no polar, menor P.M, es gas

AgCl: menor probabilidad de ser gas por losenlaces inicos que son fuertes formando unslido.

ENLACE POR PUENTE DE HIDRGENO


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ENLACE POR PUENTE DE HIDRGENO

El enlace por puente de hidrgenoes una interaccin

dipolo-dipolo especial entre el tomo de hidrgeno en unenlace polar N-H, O-H, o F-H y un tomo electronegativode O, N o F (par de electrones libres)

A H B A H Aor

A & B son N, O, o F


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PUENTES DE HIDRGENO

PUENTE DEHIDRGENO

Ms fuerte quedipolo-dipolo o de

dispersin

INTERACCINCOULMBICA

PAR LIBRE DEELECTRONES DEL

TOMOELECTRONEGATIVO

Y EL NCLEO DEHIDRGENO

Enlace por puente de hidrgeno


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p p g


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Por qu se considera al enlace por puente de hidrgeno comouna interaccin dipolo-dipolo especial?

Disminucin del PMDisminucin del puntode ebullicin

PUENTES DE


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PUENTES DEHIDRGENO

Molcula de AGUA

enlace polar:

H-Opar de electrones no compartidodetomo electronegativo

O

PUENTES DE HIDRGENO EN


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PUENTES DE HIDRGENO ENLA MOLCULA DE H2O(S)

EL AGUA ES UNA SUSTANCIA NICA


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Densidad mxima40C

El hielo es menos denso que el agua

Densidad del agua

11.3

EL AGUA ES UNA SUSTANCIA NICA


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EJERCICIOS

Enumere las sustancias en orden creciente desus P.E:

BaCl2

H2CO

HF

Ne

RESPUESTA


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RESPUESTABaCl2: por ser sustancia inica tiene P.E mselevado.

Para el resto de sustancias depende de: P.M,polaridad y puentes de H

CO,HF y Ne tienen P.M aproximadamente

iguales

RESPUESTA


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RESPUESTA

HF tiene puentes de H por lo tanto P.E mselevado de los 3, le sigue el

CO ligeramente polar y P.M elevado

Finalmente el Ne que es no polar

H2:no polar y P.M bajo, P.E ms bajo

RESPUESTA


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RESPUESTA

Puntos de ebullicin reales:

BaCl2 1813.0 K

HF 293.0 K

CO 83.0 KNe 27.0 K

H2 20.0 K


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TALLER

Por qu es ms fcil licuar losgases cuando estn comprimidos?

RESPUESTA: Las molculas al estar ms juntas

ejercen mayor fuerza de atraccin.Hay menos espacio vaco entre ellas


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TALLER

Qu fuerzas de atraccinintermoleculares existen entre?

a) Todas las molculasb) Molculas polaresc) El tomo de H de un enlace polar y

un tomo electronegativo


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TALLER

RESPUESTAa) Todas las molculas: fuerzas de

dispersin (polares o no polares)b) Molculas polares: fuerzas dipolo -

dipoloc) El tomo de H de un enlace polar y

un tomo electronegativo: puentesde hidrgeno


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TALLER

Qu clase de fuerzas de atraccinhay que vencer para:

a) Fundir el hielob) Hervir el bromoc) Fundir el NaCld) Disociar el F2en tomos de Fe) Fundir el CCl4f) Sublimar el I2

TALLER


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TALLER RESPUESTA:a) Fundir el hielo: puentes de hidrgenob) Hervir el bromo: fuerzas de dispersin

de London

c) Fundir el NaCl: enlaces inicosd) Disociar el F2en tomos de F: enlaces

covalentes

e) Fundir el CCl4:fuerzas de dispersinde Londonf) Sublimar el I2:fuerzas de dispersin

de London


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DEBER

Cul es la naturaleza de la principalfuerza de atraccin de cada uno de loscasos siguientes?

a) Xe(l)b) NH3(l)c) PCl3(l)d)

H2O y Fe3+

en FeCl3(ac)e) CH3OH(l)f) CH3F(l)


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DEBER

Cul de las molculas siguientes esperaque sea la ms polarizable? Explique.Br2, Cl2, I2, F2

Qu molcula de cada par de lassustancias siguientes esperara quetuviera el P.E ms elevado?

a) N2u O2

b) CH4 SiH4c) NaCl CH3Cld) C2H5Cl C2H5OH


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DEBER

Cules de las siguientes especiespueden formar enlaces dehidrgeno con el H2O?

a) CH3OCH3b) CH4c) F-d) HCOOHe) Na+

PROPIEDADES DE LOS


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PROPIEDADES DE LOSLQUIDOS

TENSIN SUPERFICIAL

VISCOSIDAD

PROPIEDADES DE LOS LQUIDOS


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Q

TENSIN SUPERFICIAL

Es la cantidad de energa requerida para dilatar o aumentar la

superficie de un lquido por unidad de rea.

Fuerzasintermoleculares

fuertes

Alta tensin

superficialAgua: 7,29 x 10-2J/m2a 20oC

Insectos caminanAguja flota



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TENSIN SUPERFICIAL

El Hg tiene un valor de

46 x 10-2J/m2

Debido a los fuertes enlaces metlicosentre los tomos.

PROPIEDADESDE LOS LQUIDOS


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QCohesines la atraccin intermolecular entre molculas similares.

11.3

Adhesines la fuerza que une una sustancia a una superficie.

Menisco extremo superior curvado que se forma en un lquido que seencuentra en un vidrio (U), Hg curvado hacia abajo

Adhesin

Cohesin



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ACCIN CAPILAR Ascenso de lquidos entubos muy angostos

Fuerzas de atraccinentre lquido y paredestienden aumentar reasuperficial del lquido y

ste sube hasta

Fuerzas de

atraccin

Fuerzas decohesin

FUERZA DE GRAVEDAD



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ACCIN CAPILAR

Agua

NutrientesAsciendanpor tallos

deplantas

http://%20window.close%28%29/


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Viscosidades una medida de la resistencia de un lquidopara fluir.

Fuerzasintermolecularesfuertes

Alta viscosidadMelazas y lquidos

para motor

VISCOSIDAD


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Agua a 20 oCtiene 1.00 x 10-3 N-s/m2

a 80o

C es 0 356 x 10-3

N-s/m2

Aumentatemperatura

Aumentaenergacintica demolculas

Se puedenvencerfuerzas de

atraccin demolculas



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DETERMINACINDE VISCOSIDAD

Velocidad decada debalines a

travs de unlquido

Tiempo quefluye lquido

a travs de

tubo delgadoPor accin de

gravedad



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VISCOSIDAD:

SAE (Sociedad de IngenierosAutomotrices de EE.UU)

ha establecido valores de viscosidad.Nmero > viscosidad > a cualquiertemperatura.

Aceite SAE 40 ms viscoso que SAE 10



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VISCOSIDAD:

La viscosidad disminuye con el aumentode temperatura.

Un aceite multigradoSAE 10W/40 (Winter, invierno) tiene la

viscosidad de uno SAE 10 a -18 oC yde uno SAE 40 a 99 oC.

OrdenamientoSLIDOS


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CRISTALINOSCuarzo SiO2,

diamante

Ordenamientoestricto y regular

tomos, molculas oiones ocupan

posiciones especficas Fuerzas

intermolecularesmximas (inicas,covalentes , puentesde hidrgeno, van

der Waals) Funden a temp.especficas

AMORFOSVidrio

caucho

Carecen deordenamientodefinido

Intensidad deF.I.varan

No funden a temp.especficas

Se suavizan

SLIDOS

ESTRUCTURA DE LOS SLIDOS CRISTALINOS
http://www.freepik.es/index.php?goto=27&id=aHR0cDovL3d3dy5waG90b3hwcmVzcy5jb20vc3RvY2stcGhvdG9zL2hvdXNlL2dsYXNzL2hvbWUvMjUxNjcz&fileid=482


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Celda unitaria

punto deentrecruzamiento

Celdas unitarias en 3 dimensiones

En los puntosdeentrecruzamiento:

tomos

Molculas

Iones

Se repite en unslido cristalino

Unidad estructuralbsicaCELDA UNITARIA

ESTRUCTURA DE LOS SLIDOS


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Un slido cristalino sepuede representarcomo un arreglotridimensional depuntos denominado

RETCULO CRISTALINORED CRISTALINA

Celdas unitarias sonparaleleppedos (6

lados)

CELDAS UNITARIAS


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CBICASENCILLA

Punto deretculo sloen esquinas

CBICACENTRADA

EN ELCUERPOUn punto dered en centrode celdaunitaria as

como en cadaesquina

CBICACENTRADA

EN LASCARASPuntoscentrados encaras as comoen cada

esquina


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11.4


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87/138

11.4


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Compartido por 8celdas unitarias

Compartido por 2celdas unitarias


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1 tomo/celda unitaria

(8 x 1/8 = 1)

2 tomos/celda unitaria

(8 x 1/8 + 1 = 2)

4 tomos/celda unitaria

(8 x 1/8 + 6 x 1/2 = 4)



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91/138

11.4


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Determineel nmerode iones Nay de iones

cloro en unaceldaunitaria decloruro de

sodio

ESTRUCTURA DEL NaCl


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Na+: en arista se comparte con

4 celdas unitariasEn el centro del cubo hay un Na+entero(12 aristas x Na+ )+ (1 Na+entero centro)= 4 Na+

Cl-: en vrtices se compartecon 8 celdas unitariasEn cada cara se comparte con 2

celdas unitarias(8 esquinas x 1/8 ) + (6 caras x) = 4 Cl-

Cuando la plata se cristaliza, forma celdas cbicas det d L l it d d l i t d l ld


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cara centrada. La longitud de la arista de la celdaunitaria es de 409 pm. Calcular la densidad de la plata.

d= mV

V= a3 = (409 pm)3= 6.83 x 10-23cm3

4 tomos/celda unitaria en una celda cbica de cara centrada

m= 4 Ag tomos 107.9 gmol Ag

x 1 mol Ag6.022 x 1023tomos

x = 7.17 x 10-22g

d=m

V

7.17 x 10-22g

6.83 x 10-23cm3= = 10.5 g/cm3

TIPOS DE CRISTALES


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INICO

Atraccinelectrosttica

Pntos de

entrecruzamientoocupado por iones

Duros, quebradizos,P.F. alto, malosconductiores de

calor y electricidad.NaCl, LiF, MgO,

CaCO3

COVALENTE

Enlace covalentePuntos de

entrecruzamiento

ocupados portomos

Duros, P.F. alto,malos conductores.

C (diamante)SiO2 (cuarzo)

MOLECULAR

Fuerzas dedispersin,

dipolo-dipolo,

puentes H

Suaves, P.F. bajos,malos conductores.

Ar, CO2, I2, H2O,C12H22O11(sacarosa)

METLICO

Enlace metlico

Suave a duro, P.F.alto a bajo, buenos

conductores.Todos los metales:

Na, Mg, Fe, cu

CRISTALES INICOS


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CRISTALES INICOS

CsCl ZnS CaF2


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CRISTALES COVALENTES

diamante grafito

tomos de

carbono

CRISTALES MOLECULARES


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CRISTALES MOLECULARES

SO2

DIXIDODE AZUFRE


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CRISTALES METLICOS

Corte transversal de un cristal metlico

ncleo y capainterna e-

mar mvil

de e-

EMPAQUETAMIENTO COMPACTO


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DE ESFERAS (slidos metlicos)

a) Primera capa: cada esfera en contacto con otras seisb) La segunda capa se sita en depresiones de la primerac) Cada esfera en la tercera capa se sita directamente sobre una

Esfera en la primera capa (estructura empaquetada hexagonal)

Estructuras de cristales metlicos


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SLIDOS AMORFOS


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Un vidrioes un producto de fusin de materiales inorgnicos

pticamente transparente, que tiene un estado fro rgido sincristalizacin

Cuarzocristalino (SiO2)

Vidrio de cuarzono cristalino

DEBER

R li l 7 ti d ld


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Realizar los 7 tipos de celdas

unitariasLa estructura de: Cloruro de sodio

Cloruro de cesio Sulfuro de zinc Fluoruro de calcio

Empaquetamiento compactohexagonal Empaquetamiento compacto

cbico DIFRACCIN DE Rx


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CAMBIOS DE ESTADO


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CAMBIOS DEFASE

transiciones defase

CAMBIOS DE ESTADO


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Cambio de estadoCambio E del sistema

Slido se fundeCALOR FUSIN

ENTALPA DE FUSIN

Hielo: 6,01 kJ/mol

Lquido se vaporiceCALORVAPORIZACIN

ENTALPA DEVAPORIZACIN

Agua: 40,67 kJ/mol

Slido se sublimeCALOR DESUBLIMACIN

ENTALPA DESUBLIMACIN

Hsub= Hfus + Hvap

CAMBIOS DE ESTADO


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Energa es paracompensar fuerzas

de atraccin entrelas molculas y nopara aumentar la Ecpromedio.

CAMBIOS DE ENTALPA


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CAMBIOS DE ENTALPA

Hsub= Hfus + hvapLey de Hess

La entalpa o cambio de calor paratodo el proceso, es la misma si lasustancia pasa directamente deslido a vapor , o si pasa de slido a

lquido y luego a vapor.Ecuacin vlida si los cambios de fase

suceden a la misma temperatura.

CALOR ESPECFICO (s)


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CALOR ESPECFICO (s)

Es la cantidad de calor que serequiere para elevar un grado Celsiusla temperatura de un gramo de

sustancia.

Unidades: J/g oC

CAPACIDAD CALORFICA (C)


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CAPACIDAD CALORFICA (C)

Es la cantidad de calor que serequiere para elevar un grado Celsiusla temperatura de una determinada

cantidad de sustancia.

Unidades: J/ oC

RELACIONES


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RELACIONES

C = ms m = masa Para el agua s: 4,184 J/ g oC La capacidad calorfica para 60 g de

agua es

C= 60g x 4,184 J/ g oC = 251 J/oC

EJERCICIOS


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EJERCICIOS

Calcular la capacidad calorfica para46 g de Hg. s= 0,139 J/ g oC

Calcular la capacidad calorfica para

2 moles de alcohol etlico. s= 2,46 J/ g oC

CAMBIO DE CALOR (q)


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CAMBIO DE CALOR (q)

q = ms tt = tfinal - tinicial

q = C t

q + : procesos endotrmicos q - : procesos exotrmicos

EJERCICIOS


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EJERCICIOS

Una muestra de 466 g agua secalienta desde 8,5 hasta 74,6 oC.Calcule la cantidad de calor (kJ) eindique si es proceso exo oendotrmico.

Una barra de hierro cuya masa es de869 g se enfra a partir de 94 a 5 oC.

Calcule la cantidad de calor (kJ) eindique si es proceso exo oendotrmico. s= 0,444 J/ g oC

EJERCICIO


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EJERCICIO

Calcule la cantidad de energa (kJ)que se necesita para calentar 346 gde agua lquida desde 0oC a 128oC .

Supngase que el calor especfico delagua (s) es 4,184 J/g oC en todo elintervalo lquido y el calor especfico

del vapor es de 1,99 J/go

C.

SOLUCIN


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SOLUCIN

Se calcula el cambio de calor en cadaetapa

a) calentamiento de 0oC a 100oC

q1= ms tq1 = 145 kJb) evaporacin a 100 oC de 346 g H2OHvap = 40,67 kJ/molq2 =346 gx(1mol H2O/18 gH2O)x40,67 kJ/mol

q2= 782 kJ

SOLUCIN


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SOLUCIN

c) calentamiento del vapor de 100oC a128oC

q = ms t

q= 40,53 kJENERGA GLOBAL:qglobal= q1+ q2+q3qglobal= 967 kJTodos los valores de q son + se absorbi calor

durante la transicin de fase

EJERCICIO


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EJERCICIO

Calcule el cambio de entalpa paraconvertir 1.00 mol de hielo de -50 Cen vapor de agua a 150 C bajo una

presin constante de 1 atm.

CALORES ESPECIFICOS AGUA EN TRES FASES (J / g K)

VAPOR LQUIDO SLIDO

1.84 J / gK 4.18 J / gK 2.03 J / gKCambios de entalpa (kJ / mol)

Calor de vaporizacin Calor de fusin

40.67 kJ/mol. 6.01 kJ/mol

PRESIN DE VAPOR


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Lapresin de vapor en equilibrioes la presin de vapor medidacuando existe un equilibrio dinmico entre la condensacin y laevaporacin.


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evaporacin.

H2O (l) H2O (g)

Tasa decondensacin

Tasa deevaporacin

=

Equilibrio dinmico

Elpunto de ebullicin es la temperatura en la cual la presin devapor (en equilibrio) de un lquido es igual a la presin externa.


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Elpunto de ebullicin normal es la temperatura en la cual un lquidohierve cuando la presin externa es de 1 atm.

PUNTO DE EBULLICIN


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Calor molar de vaporizacin (DHvap) es la energa requerida paravaporizar 1 mol de un lquido en su punto de ebullicin.


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ln P= - DHvap

RT+ C

Ecuacin de Clausius-Clapeyron

P= (equilibrio) presin de vaporT= temperatura (K)

R= constante de gas(8.314 J/Kmol)

Presin de vapor contra temperatura

ECUACIN DE CLAUSIUS CLAPEYRON A OTRA TEMPERATURA


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EJERCICIO

El ter dietlico es un lquido orgnico voltil y muy inflamable que seutiliza como disolvente. La presin de vapor del ter dietlico es 401mmHg a 18oC . Calcule su presin de vapor a 32oC.

La presin de vapor del etanol es 100 mmHg a 34,9 oC. Cal es supresin de vapor a 63,5 oC. ?

ln P= -DH

vap

RT+ C

Ecuacin de Clausius-Clapeyron


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Fu

sin

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Congelacin

H2O (s) H2O (l)

Elpunto de fusin de un slidoo elpunto de congelacin deun lquido es la temperatura en lacual las fases slida y lquidacoexisten en equilibrio.

Calor molar de fusin (DHfus) es la energa requerida para fundir 1mol de una sustancia slida en su punto de congelacin.


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Destilacin

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Sedimentacin

H2O (s) H2O (g)

Calor molar de destilacin(sublimacin) (Hsub) es laenerga requerida para destilar 1mol de un slido.

Hsub = Hfus+ Hvap

( Ley de Hess)

La temperatura crtica (Tc) es la temperatura por arriba de la cual elgas no puede licuarse, no importa cun grande sea la presin aplicada.


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Lapresin crtica (Pc)es la presin mnima quedebe aplicarse paraocasionar licuefaccin a latemperatura crtica.

Intil licuar un gas aumentando la presin si est a unatemperatura superior a la crtica.

CAMBIOS DE ESTADO


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TEMPERATURA Y PRESIN CRTICA

O2T.C: -118,8 oC P.C: 49,7 atmDebe ser enfriado a una temperatura inferior a

la crtica antes de que se pueda licuar por

presin.NH3T.C: 132,4 oC P.C: 111,5 atmSe puede licuar a temperatura ambiente

comprimiendo el gas a una presin adecuada.

DIAGRAMA DE FASESEs una forma grfica de resumir las condiciones


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Es una forma grfica de resumir las condicionesbajo las cuales se da un equilibrio entre estados

diferentes de la materia.

Efecto del aumento de la presin en el punto de fusindel hielo y el punto de ebullicin del agua


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DIAGRAMAS DE FASES


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DIAGRAMA DE FASE DEL AGUA


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Describa los cambios defase que sucedencuando al agua seconserva

a) A 0oC mientras la

presin aumenta apartir del punto 1 al5 (vertical)

b) A 1,0 atm mientrasla temperatura se

incrementa desde elpunto 6 hasta el 9(horiuzontal)

PUNTO DE EBULLICINDescribe lo que sucede cuando en una


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Describe lo que sucede cuando en una

muestra de CO2inicialmente a 1 atm y-60oCa) La presin aumenta a temperatura

constante hasta 60 atmb) Despus de a), la temperaturaaumenta de -20oC mientras la presinpermanece constante a 60 atm

CO2(g) CO2(s) CO2(s) CO2(l)

DIAGRAMA DE FASESEl punto triple del CO2 est a 5.11 atm y -


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El punto triple del CO2est a 5.11 atm y 56.4C, y el punto crtico est a 73 atm y

31.1C. Cul de los enunciadossiguientes es incorrecto?

puede existir lquido a presiones

menores que 73 atmpuede existir slido por encima de 73atm

L a condensacin no es posible por

encima de 32C

hay sublimacin a presiones por debajode 4 atm

no puede haber coexistencia de slido y

gas por encima de 73 atm


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DEBER

En qu se base el enfriamiento de un

refrigerador?

Cmo se mantiene la temperatura en nuestrocuerpo?


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DEBER

Consultar la extraccin con fluidossupercrticos.

Cmo se realiza la deshidratacinde los alimentos?

Fuerzas Intermoleculares Liquidos y Solidos Diaposotivas

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