Propiedades de los Liquidos y Solidos PDF

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Resumen de las principales características que presentan el estado sólido y líquido del agua. ...

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ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Química General I Nombre: Katherine Lizeth Cruz Orta. Grupo: 3

Fecha: 06/05/2016

Tema: Líquidos y Sólidos.

Líquidos y Sólidos. Teoría Cinético Molecular De Líquidos Y Sólidos. Según éste modelo de materia, todo lo que vemos está formado por unas partículas muy pequeñas, que son invisibles aún a los mejores microscopios y que se llaman moléculas. Las moléculas están en continuo movimiento y entre ellas existen fuerza atractivas, llamadas fuerzas de cohesión. Las moléculas al estar en movimiento, se encuentran a una cierta distancia unas de otras. Entre las moléculas hay espacio vacío. En el estado sólido las moléculas están muy juntas y se mueven oscilando alrededor de unas posiciones fijas; las fuerzas de cohesión son muy grandes. En el estado líquido las moléculas están más separadas y se mueven de manera que pueden cambiar sus posiciones, pero las fuerzas de cohesión, aunque son manos intensas que en el estado sólido, impiden que las moléculas puedan independizarse. Y si al aumentar la temperatura de un sistema material sólido, sus moléculas se moverán más rápidamente y aumentarán la distancia medía entre ellas, las fuerzas de cohesión disminuyen y llegará un momento en que éstas fuerzas son incapaces de mantener las

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moléculas en posiciones fijas, las moléculas pueden entonces desplazarse, el sistema material se ha convertido en líquido. Si la temperatura del líquido continúa aumentando, las moléculas aumentarán aún más su rapidez, la distancia media entre ellas irá aumentando y las fuerzas de cohesión van disminuyendo hasta que finalmente las moléculas pueden liberarse unas de otras, ahora el sistema material 0 conjunto de moléculas está en estado gaseoso.

Figura 1. Teoría Cinético Molecular de Líquidos y Sólidos. Recuperado de: http://2.bp.blogspot.com/sfU4v5dEO3A/UItJHaGWBtI/AAAAAAAAAIo/qAc5P6WtHtM/s1600/Postulados+paint.png

Propiedades de los Líquidos. Tensión Superficial: es la fuerza con que son atraídas las moléculas de la superficie de un líquido para llevarlas al interior y así disminuir el área superficial.

Figura 2. Tensión Superficial. Recuperado de: http://corinto.pucp.edu.pe/quimicageneral/sites/corinto.pucp.edu.pe.quimicageneral/files/images/unidad5/tension-superficial.jpg

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Viscosidad: Se define como la resistencia al flujo. La viscosidad de un líquido depende de las fuerzas intermoleculares: Cuanto mayor son las fuerzas intermoleculares de un líquido, sus moléculas tienen mayor dificultad de desplazarse entre sí, por lo tanto la sustancia es más viscosa. Los líquidos que están formados por moléculas largas y flexibles que pueden doblarse y enredarse entre sí, son más viscosos.

Figura 3. Viscosidad en los Fluidos. Recuperado de: http://cibertareas.info/wp-content/uploads/2013/01/mapa-conceptualcaracteristicas-fluidos-viscosidad.png

Capilaridad: La capilaridad es una propiedad de los líquidos que depende de su tensión superficial. Las fuerzas entre las moléculas de un líquido se llaman fuerzas de cohesión y, aquellas entre las moléculas del líquido y las de la superficie de un sólido, se denominan fuerzas de adhesión, lo que les permite ascender por un tubo capilar (de diámetro muy pequeño).

Figura 4. Capilaridad. Recuperado de: http://corinto.pucp.edu.pe/quimicageneral/sites/corinto.pucp.edu.pe.quimicageneral/files/images/unidad5/capilaridad.jpg

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Presión de Vapor: La presión de vapor de un líquido a una temperatura determinada es la presión ejercida por su vapor cuando el estados líquidos y gaseosos están en equilibrio dinámico. A mayor intensidad de la fuerza intermolecular: Menor volatilidad y menor presión de vapor.

Figura 5. Presión de Vapor. Recuperado de: http://corinto.pucp.edu.pe/quimicageneral/sites/corinto.pucp.edu.pe.quimicageneral/files/images/unidad5/presionvapor.gif

Temperatura de Ebullición: es la temperatura a la cual la presión de vapor del líquido es igual que la presión ejercida sobre el líquido, (presión atmosférica).

Figura 6. Temperatura de Ebullición. Recuperado de: http://docencia.udea.edu.co/cen/tecnicaslabquimico/02practicas/imagenes/figura_6_2.gif

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Diagrama de Fases. Los elementos químicos y las sustancias formadas por ellos salvo algunas excepciones, pueden existir en tres estados diferentes: sólido, líquido y gaseoso en dependencia de las condiciones de presión y temperatura en las que se encuentren y esto se debe básicamente a las fuerzas intermoleculares. El diagrama que representa el tránsito entre estos estados, se conoce como diagrama de fases.

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Figura 7. Diagrama de fases. Recuperado de: http://www.sabelotodo.org/termicos/imagenes/diagrama-fases.jpg

En los ejes están representados los valores de presión y temperatura y las tres curvas AB, BD y BC, la frontera entre los diferentes estados. Si el punto de presión y temperatura en que está la sustancia cae en alguna de las áreas señaladas como sólido, líquido o gas, ese será su estado para esas condiciones. Veamos: Si consideramos que la presión a que está la sustancia es P, entonces para temperaturas menores que T₁ será sólida, para temperaturas entre T₁ y T₂ será líquida y por encima de T₂ gaseosa. Si este punto coincide con alguna de las curvas, coexistirán en equilibrio ambos estados, así si está sobre AB la sustancias será parcialmente sólida y parcialmente gaseosa, si está sobre BD será parcialmente líquida y parcialmente sólida y sobre BC lo mismo entre los estados líquido y gaseoso. En el diagrama están señalados además dos puntos particularmente importantes: Punto triple: En este punto en la sustancia coexisten en equilibrio los tres estados, está parcialmente solida, parcialmente líquida y parcialmente gaseosa. Obsérvese que para

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valores de presión o temperatura mas bajas que el punto triple la sustancia en cuestión no puede existir en estado líquido y solo puede pasar desde sólido a gaseoso en un proceso conocido como sublimación Punto crítico: El punto C indica el valor máximo de temperatura en el que pueden coexistir en equilibrio dos fases, y se denomina punto crítico. Representa la temperatura máxima a la cual se puede licuar el gas simplemente aumentando la presión. Gases a temperaturas por encima de la temperatura del punto crítico no pueden ser licuados por mucho que se aumente la presión. En otras palabras, por encima del punto crítico, la sustancia solo puede existir como gas a esta temperatura. Punto de ebullición: El punto de ebullición de una sustancia, es aquel valor de temperatura para el cual coexisten en equilibrio, los estados líquido y gaseoso a determinada presión. Los diferentes puntos de ebullición para las diferentes presiones corresponderían a la curva BC. Punto de fusión: El punto de fusión de una sustancia, es aquel valor de temperatura para el cual coexisten en equilibrio, los estados líquido y sólido a determinada presión. Los diferentes puntos de fusión para las diferentes presiones corresponderían a la curva BD. Clasificación del Estado Sólido.

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Las sustancias en estado sólido son más densas que en sus estados líquido o gaseoso y su rigidez varía considerablemente, a una presión elevada un sólido puede romperse (frágil), extenderse en una hoja delgada (maleable o dúctil), o regresar a su forma original cuando se elimina la fuerza (elástico).

Figura 8. Clasificación del Estado Sólido. Recuperado de: http://www.link2universe.net/wp-content/uploads/2012/05/struttura.jpg

Sólidos Amorfos: El vidrio, los plásticos se incluyen dentro de los sólidos por tener propiedades físicas muy parecidas a la de los sólidos, pero difieren en su constitución interna. En estas sustancias las partículas adoptan una distribución más o menos al azar, están desordenadas, no poseen forma geométrica definida lo que origina propiedades especiales. 

Sólidos Cristalinos: Este tipo de sólidos presentan propiedades físicas y

químicas definidas y están en función de la constitución química. Sin embargo observamos que presentan puntos de fusión fijos y se rompen siempre a lo largo de superficies definidas.

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Cristalinos Iónicos: En este tipo de compuestos la red cristalina se forma por

iones que se mantienen unidos por marcadas fuerzas electrostáticas. Estos iones tienen que ser positivos o negativos. La agrupación no se limita a dos iones de signo opuesto, 8

sino que en torno al ión negativo se crea un campo eléctrico que permite que los iones positivos se sitúen rodeando al anión; lo mismo ocurre alrededor del catión, pero en sentido inverso. El enlace iónico determina muchas de las propiedades de los sólidos iónicos. Presentan puntos de fusión y de ebullición altos, son duros y frágiles, en su estado de fusión son buenos conductores de la electricidad, si contienen cationes y aniones muy cargados son insolubles en agua.

Figura 9. Sólidos Cristalinos Iónicos. Recuperado de: http://image.slidesharecdn.com/solidos1-140103182807phpapp02/95/solidos-1-tarea-sobre-solios-cristalinos-22-638.jpg?cb=1388773761

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Redes Covalentes: Estos a su vez se dividen en atómicos y moleculares.

Atómicos.- Se unen entre sí a través de enlaces normalmente covalentes. El enlace covalente es muy fuerte, poseen estructuras muy compactas, sus puntos de fusión y de

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ebullición son muy altos, son malos conductores, frágiles duros e insolubles en todos los disolventes (Diamante, Grafito, Cuarzo, etc.). Existe una red definida de átomos unidos entre sí mediante enlaces covalentes y es prácticamente imposible señalar una molécula individual de la estructura. En la estructura del Diamante, cada átomo de carbono está covalentemente enlazado a otros cuatro átomos distribuidos tetraédricamente. Moleculares.- Las fuerzas más pequeñas entre las partículas se encuentran en este tipo de sólidos. Están compuestas de moléculas que son relativamente inertes entre sí. El acomodo de las moléculas en este tipo de cristales está determinado por sus formas, carácter

dipolar

y

polarizabilidad.

Como estas fuerzas son pequeñas, estas sustancias exhiben puntos de fusión y de ebullición bajos, son suaves, frágiles, su conductividad es muy pequeña, debido a que las moléculas mismas están enlazadas por covalencia y la movilidad de electrones entre moléculas es extremadamente pequeña (alcanfor, naftaleno, yodo, etc.).

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Figura 10. Red Covalente del Cuarzo. Recuperado de: http://www.iesrdelgado.org/tomasgomez/2%C2%BA %20Bachillerato/QUIMICA/enlace%20covalente/100ciaquimica.edv3.net/images/temario/tema4/cuarzo1.gif

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Cristales Metálicos: Sus átomos tienen electrones de valencia fácilmente

desligables (potencial de ionización bajo) y esto hace que todos los átomos metálicos formen iones positivos. Por lo tanto, las partículas de un sólido metálico son iones positivos atraídos por los electrones situados entre ellos. Un átomo metálico puede considerarse como un núcleo cuya carga positiva está bien apantallada por los electrones internos, y cuyos escasos electrones de los niveles de valencia, forman una nube móvil que rodea al conjunto.

Bibliografía: Capilaridad. (n.d.). Recuperado de: http://corinto.pucp.edu.pe/quimicageneral/sites/corinto.pucp.edu.pe.quimicagen eral/files/images/unidad5/capilaridad.jpg Clasificación del Estado Sólido. (n.d.). Recuperado de: http://www.link2universe.net/wp-content/uploads/2012/05/struttura.jpg Diagrama de fases. (n.d.). Recuperado de: http://www.sabelotodo.org/termicos/diagramadefases.html Estado Sólido o Cristalino. (n.d.). Recuperado de: http://ovillano.mayo.uson.mx/estados%C3%B3lido.htm Propiedades de los líquidos | Química general. (n.d.). Recuperado de: http://corinto.pucp.edu.pe/quimicageneral/contenido/54-propiedades-de-losliquidos.html Red Covalente del Cuarzo. (n.d.). Recuperado de: http://www.iesrdelgado.org/tomasgomez/2%C2%BA %20Bachillerato/QUIMICA/enlace %20covalente/100ciaquimica.edv3.net/images/temario/tema4/cuarzo1.gif Temperatura de Ebullición. (n.d.). Recuperado de: http://docencia.udea.edu.co/cen/tecnicaslabquimico/02practicas/imagenes/figur a_6_2.gif Tensión Superficial. (n.d.). Recuperado de: http://corinto.pucp.edu.pe/quimicageneral/sites/corinto.pucp.edu.pe.quimicagen eral/files/images/unidad5/tension-superficial.jpg 11

Teoría Cinética Molecular. (n.d.). Recuperado de: https://thales.cica.es/rd/Recursos/rd99/ed99-0280-01/ejem3-lib3.html Teoría cinético molecular de líquidos y sólidos. (n.d.). Recuperado de: http://2.bp.blogspot.com/sfU4v5dEO3A/UItJHaGWBtI/AAAAAAAAAIo/qAc5P6WtHtM/s1600/Postul ados+paint.png Viscosidad en los Fluidos. (n.d.). Recuperado de: http://cibertareas.info/wpcontent/uploads/2013/01/mapa-conceptual-caracteristicas-fluidosviscosidad.png

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