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18/08/2011
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Fuerzas Intermoleculares y Líquidos y Sólidos
Basado en Capítulo 11 de Química(Chang, 9na edición, 2007)Ramón L. Hernández Castillo
Teoría Cinético-Molecular� Gases (moleculas bien separadas)� Líquidos y Sólidos (moléculas bien
cercanas)
� ¿Qué es una fase?
Fase
� Una fase es una parte homogénea de un sistema que, aunque está en contacto con otras partes del mismo, está separadas de esas partes por un límite bien definido.
Fuerzas
� Intramoleculares (en la misma molécula)
� Intermoleculares (entre moléculas distintas)
41 kJ para evaporar 1 mol de agua (inter)930 kJ para romper todos los enlaces O-H en
1 mol de agua (intra)
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Fuerzas de van der Waals
� Dipolo-dipoloOrientación de moleculas polares en un sólido.
Fuerzas de van der Waals
� ¿Qué es una fuerza dipolo-dipolo inducido?� Es la que ocurre
cuando una molecula polar (dipolo) puede interactuar con una molecula no polar (dipolo inducido).
Fuerzas de dispersión
� Aumentan con la polarizabilidad
� La polarizabilidad aumenta con el tamaño de la nube de electrones
� (Tambien aumenta con la deformabilidad de esa nube)
Dipolos inducidos interactuando entre sí
� La secuencia de dibujos representa cambios con el pasar del tiempo
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Propiedades de los líquidos
� Tensión superficial� Fuerza necesaria para
romper la superficie� Aumenta con un
aumento en fuerzas intermoleculares
Cohesión y adhesión
� Fuerzas de cohesión y adhesión; ¿en cual líquido es mas fuerte la cohesión y en cual es mas fuerte la adhesión?
Viscosidad
� Resistencia de un fluido a fluir. Aumenta con un aumento en fuerzas intermoleculares
Ion-dipolo (no es van der Waals)
Ion-Dipole Interaction
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Ión dipolo (con agua) Puente de hidrógeno� Es realmente dipolo-dipolo, pero es
tan fuerte que se cataloga aparte� Ocurre entre un H (pegado a O, N ó F)
y un O, N ó F.
Puente de hidrógeno Masa molar descendentePunto de ebullición descendente
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Estructura del agua
� ¿Por que podemos patinar en hielo?
Ice is less dense than water
Estructura del agua
� ¿Dónde es la densidad máxima del agua?
Sólidos y sus propiedades
� Sólidos cristalinos vs. amorfos� Celda unitaria (sólidos cristalinos)� Tipos de celdas� Tipos de celdas cúbicas� ¿Cúanto aportan los átomos a las
celdas?� Relación entre el largo de la celda y el
radio atómico
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Sólido cristalino
� Tiene un arreglo ordenado regular (consiste de la repetición de la “celda unitaria”)
Sólido amorfo
Crystallinequartz (SiO2)
Non-crystallinequartz glass
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Distancia extra = BC + CD = 2d sinθ = nλ (Ecuación de Bragg
11.5
Tipos de cristales
� Cristal iónico (compuestos iónicos)
CsCl ZnS CaF2
cúbica simple blenda de zinc fluorita
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Cristales covalentesCristales molecularesCristales metálicos
Crystal Structures of Metals
11.6
Tipos de cristales y sus propiedades generales
11.6
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Cambios de fase
� Equilibrio líquido-vapor� Evaporación o vaporización� Presión de vapor� Condensación� Equilibrio dinámico� Presión de vapor de equilibrio� Calor molar de vaporización� Ecuación de Clausius-Clapeyron� Punto de ebullición
T2 > T1
ln P = –
∆Hvap
RT
+ C
Clausius-Clapeyron Equation
Vapor Pressure Versus Temperature
Puntos de ebullición de algunas sustancias
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Temperatura y presión críticas
� Temperatura crítica – por encima de ésta, la fase gaseosa no se puede licuar, independiente de la presión� Por arriba de esta Tc no hay una
diferencia fundamental entre un líquido y un gas, simplemente se tiene un fluído.
� Presión crítica – presión necesaria para licuefacción a temperatura crítica
Fenómeno crítico de SF6
T < Tc T > Tc T ~ Tc T < Tc
El punto de fusión es la temperatura en la que un líquido coexiste con un sólido.
¿Que es el calor molar de fusión? – es la cantidad de calor necesaria para fundir un mol de una sustancia
Curva de calentamiento
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Calor molar de sublimación – energía requerida para sublimar 1 mol de un sólido – es la suma del calor molar de fusion y el calor molar de evaporación
Agua (diagrama de fases)
CO2 (diagrama de fases) Efecto de aumentar la presión en el punto de ebullición de agua