UNIDAD IV: SOLIDOS

ESTADO SOLIDOLos sólidos son uno de los cuatro estados físicos de agregación de la materia.

Los sólidos se caracterizan por tener sus distancias moleculares muy pequeñas o casi nulas, su cinética molecular también es muy pequeña, prácticamente sus moléculas no tienen movimiento, además de tener forma y volumen definidos.

ESTADO SOLIDOUna propiedad muy importante que permite distinguir a un sólido otro, así como clasificar a los diferentes sólidos es el punto de fusión, que se define como:

Punto de Fusión: Temperatura en la que coexisten el sólido y el líquido.

Punto de Fusión Normal: Temperatura en la que coexisten el sólido y el líquido a 1 atm de presión

Calor de fusión: Cantidad de calor necesaria para fundir un gramo de sólido en su punto de fusión, sus unidades son J/g

Calor molar de fusión: Cantidad de calor necesaria para fundir una mol de sólido en su punto de fusión, sus unidades son kJ/mol

CLASIFICACIÓN DE LOS SÓLIDOS

Sólido

CristalinoOrden regular y

una temperatura de fusión

Grafito, diamante, sal de

mesa, azúcar.

AmorfoOrden irregular y amplio rango de

fusión.

Carbón, Azufre, Vidrio, Hule,

Plásticos

CLASIFICACIÓN DE SÓLIDOS CRISTALINOS

Crist

ales

Ionicos Puntos de fusión mayores a 400oC

Covalentes

Covalentes Puntos de fusión mayores a 1200oC

Covalentes Moleculares

Puntos de fusión entre -272oC y 400oC

Metálicos Puntos de fusión entre –39oC y 3400oC

SÓLIDO CRISTALINOCUARZO (SIO2)

SÓLIDO AMORFOVIDRIO DE CUARZO (SIO2)

ESTADO SÓLIDOTipo de Sólido Partículas Propiedades Ejemplos

Molecular Átomos o moléculas

Muy blandos, puntos de fusión bajos a moderadamente altos, cond. térmica y eléctrica pobre

Argón, metano, azúcar, hielo, hielo

seco.

Covalente (red)Átomos conectados en

red de enlaces covalantes

Muy duros, puntos de fusión muy altos, cond. térmica y

eléctrica pobreDiamante, cuarzo

Iónico Iones positivos y negativos

Duros y quebradizos, puntos de fusión altos, cond. térmica y

eléctrica pobre

Cloruro de sodio, NaCl

Metálico ÁtomosDe blandos a muy duros,

puntos de fusión de bajos a altos, cond. térmica y eléctrica excelente, maleables y dúctiles.

Todos los elementos metálicos

CRISTALES

Se conocen 7 tipos de celdas unitarias con las que se pueden describir los cristales y 14 formas en las que los átomos se pueden acomodar en estas celdas unitarias y que son las 14 redes de Bravais.

El punto de ebullición de un líquido y el punto de fusión de un sólido, caracterizan a estos estados de la materia, pero como se ha visto, dependiendo de la presión, un líquido o un sólido puede presentar varios puntos de ebullición o de fusión.

Para determinar cuales serán los valores de temperaturas de fusión a diferentes presiones, además de conocer el estado físico a cierta presión y temperatura se diseñó el DIAGRAMA DE FASES, que son regiones de coexistencia entre las fases sólido, líquido vapor en una gráfica de temperatura contra presión para una sustancia.

PUNTO TRIPLE: es el punto de temperatura y presión en el cual coexisten las tres fases, sólido, líquido y gas, de una sustancia.

PUNTO CRÍTICO: es el punto de temperatura y presión máximos en el cual pueden coexistir dos fases.

REGLA DE LAS FASESEn química y termodinámica, la regla de las fases de Gibbs describe el número de grados de libertad (L) en un sistema cerrado en equilibrio, en términos del número de fases separadas (F), el número de componentes químicos (C) del sistema y N el número de variables no composicionales (por ejemplo; presión o temperatura). Esta regla establece la relación entre esos 4 números enteros dada por:

PROBLEMAS

1. Calcular el número de grados de libertad que definen un sistema compuesto por sacarosa sólida en equilibrio con una disolución acuosa de sacarosa.

2. Calcular el número de grados de libertad para una mezcla gaseosa de N2, H2 y NH3 que no reaccionan entre si.

3. La misma mezcla gaseosa N2, H2 y NH3 de pero en este caso añadimos catalizador para que se produzca la reacción: