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TEORIA QUIMICA

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  • 31/10/2013

    1

    ESTADOS DE LA MATERIASLIDO

    PROF. ING. ROSARIO REYES ACOSTA

    1

    EQUILIBRIO LIQUIDO -SOLIDO

    CONG ELACIN ES LA TRANSFORMACIN DE UN L QUI DO EN UN S LI DO.

    FUSI N ES EL P RO CESO I NVERSO A LA CONG ELACIN.

    2

    El punto de fusin de un slido o el punto de congelacin de un lquido es la temperatura a la cual las fases slida y liquida coexisten en equilibrio.

    Equilibrio slido- lquido.

    El equilibrio slido-lquido tienepropiedades semejantes a las que hemos explicadopara el caso del lquido en contacto con su vapor.

    A cada temperatura, corresponde una presinen la que coexisten ambos estados, y la curva querepresenta las presiones en funcin de latemperatura recibe el nombre de

    3

    Fusi

    n

    11.8

    Cong

    elac

    in

    H2O (s) H2O (l)

    El punto de fusin de un slido o el punto de congelacin de un lquido es la temperatura a la cual las fases slida y lquida coexisten en equilibrio.

    Cambios de fase

    Lquido

    Slido

    Tem

    pera

    tura

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    es la energa necesaria parafundir un mol de un slido.

    11.85 6

    EC. DE CLAUSIUS-CLAPEYRON para s-l

    Importante La ecuacin de Clasius-Clapeyron slo es aplicable para obtener la presin de vapor de un slido o un lquido a una cierta temperatura, conocido otro punto de equilibrio entre las fases. Esto es as porque para llegar a esta expresin desde la ec. de Clapeyron se hace la aproximacin de despreciar el volumen molar del slido o del lquido frente al del gas, que adems se supone de comportamiento ideal.

    si 'H y 'V cte

    en el rango de T y P = ln

    11.8

    Curva de calentamiento

    Tem

    pera

    tura

    Tiempo7

    EQUILIBRIO SLIDO -VAPORSUBLIM ACIN ES EL P RO CESO EN EL CUAL LAS MO LCULAS PASAN DI RECTAMENTE DE S LI DO A VAP O R.DEPO SI CIN ES EL P RO CESO I NVERSO DE LA SUBLIM ACIN.

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    3

    Subl

    imac

    in

    11.8

    Depo

    sici

    nCalor molar de sublimacin ('Hsub) es la energa necesaria para sublimar un mol de un slido.

    'Hsub = 'Hfus + 'Hvap

    (Ley de Hess)

    Cambio de faseTe

    mpe

    ratu

    ra

    Slido

    Lquido

    CONGELACION

    CONDENSACIN

    VAPO

    RIZA

    CI

    NFU

    SI

    NH2O (s) H2O (g)

    9 10

    L

    V

    G

    Sublimacin: AplicacionesLiofilizacin: deshidratacin a baja presin

    1) Congelar caf molido2) Disminuir la presin3) El agua slida pasa a agua gas, que se elimina.

    Ventajas:* Evita secado por calentamiento (destruira molculas del sabor)* Evita que se estropee (en ausencia de agua no crecen bacterias)

    DIAGRAMAS DE FASE

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    Si las curvas de fusin y de presin de vapor se prolongan haciaabajo disminuyendo la presin y modificando la temperatura comocorresponde a cada una, llegan a unirse y resultan perfectamentedelimitadas la regin de los lquidos (I), de los slidos (II) y de los gases( III )

    Presin de vapor

    II

    III

    I

    P

    T14

    Diagrama de fases para el CO2

    Curva pto. fusin:Pendiente positiva

    Como PPT > 1 atm

    Sublima

    CO2 (s):hielo seco

    Utilidad: efectosde humo y niebla

    PUNTO TRIPLEEl punto triple es aquel en el cual coexisten en equilibrio el estado slido, el estado lquido y el estado gaseoso de una sustancia. Se define con una temperatura y una presin de vapor.

    Es importante sealar que la curva que separa las fases vapor-lquido se detiene en un punto llamado punto crtico.

    16

    .

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    TEMPERATURA Y PRESION CRITICASLas atracciones intermoleculares son independientes de la temperatura, y es suficiente para mantener unidas a las molculas en un lquido. Sin embargo a una temperatura elevada, el movimiento molecular se vuelve tan enrgico que las molculas son capaces de liberarse de esta atraccin.

    La temperatura a la cual una sustancia no se puede licuar por mas presin que se le aplique se denomina temperatura crtica.

    17

    La es un temperatura sobre la cual el gas no se puede licuar, no importa la magnitud de la presin aplicada.

    La es la mnima presinque se debe aplicarpara llevar a cabo la licuefaccin a la temperatura crtica.

    11.818

    Un tpico diagrama de fase. La lnea de puntos muestra el comportamiento anmalo del agua. La lnea verde marca el punto de congelacin y la lnea azul, el punto de ebullicin. Se muestra cmo varan con la presin

    19

    RELACIONES DEL PUNTO DE EBULLICIN

    1. El punto de ebullicin de una sustancia es aproximadamente los 2/3 de su temperatura crtica :

    67.0|TcTe

    2. El calor molar de vaporizacin ( OQ cal), dividido entre el punto de ebullicin, es aproximadamente el valor constante de 21:

    Kmolcal

    Tev

    q| *21O

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    3. La suma de las temperaturas de fusin Tf y la temperatura de ebullicin Te, es igual a la

    temperatura crtica :

    TcTeTf |

    SLIDOS

    22

    23

    Un slido cristalino posee un ordenamiento estricto y regular. En un slido cristalino, los tomos, molculas o iones ocupan posiciones especficas (predecibles).

    Un slido amorfo no posee un ordenamiento bien definido ni un orden molecular repetido.

    Una celda unitaria es la unidad estructural esencial repetida de un slido cristalino.

    11.424

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    Slidos AmorfosSon slidos que no tienen una estructura bien definida y ordenada (Ej. Caucho, algunos plsticos, sulfuros )

    Las partculas estn agrupadas irregularmente de modo que las fuerzas intermoleculares entre ellas varan dentro de una misma muestra.

    Los slidos amorfos no tienen puntos de fusin bien definidos, ya que se ablandan en un intervalo de temperatura. segn se sobrepasa las distintas fuerzas intermoleculares

    25

    Caucho26

    Slidos Amorfos

    27

    Son slidos que presentan estructuralmente una parte desordenada (amorfa) y otra parte ordenada (cristalina). Ej. Materiales plsticos ( polmetros )

    Slidos Semicristalinos

    28

    fuerzas dipolo inducido instantneo-dipolo inducido

    fuerzas dipolo permanente-dipolo permanente

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    29

    fuerzas dipolo permanente-dipolo inducido

    30

    longitudes comprendidas

    entre 4 y 8 veces su dimetro

    31

    La estabilizacin se realiza, principalmente, por fuerzas de van der WaalsLa posicin es aleatoria pero la orientacin puede ser alineada, es decir, estn ordenadas en algunas direcciones pero no en todas.

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    Cristales Macromoleculares

    SLIDO CRISTAL IN O F ORMA DO P OR UN A RED DE TOMOS O DE IONES , DE TA L F O RM A Q UE TOD O E L CRI STA L ES U N A M O L CU L A G I G A N T E (MA CRO MO LCU LA ) .

    33

    Slidos CovalentesSlidos MetlicosSlidos Inicos Celda de iones

    Celda de tomos

    Celda unidad:Porcin ms pequea del cristal que,repetida a lo largo de las 3 dimensiones,genera la red del mismo.

    Cristales covalentes: diamante, grafito y otros

    En los puntos reticulares:

    tomos

    Molculas

    Iones

    Celda unitaria Red Cristalina

    Estructura de un slido macromolecular

    34

    11.4

    Cbica simple Ortorrmbica Rombodrica

    Monoclnica Triclnica

    Sistemas de cristalizacin

    35 36

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    EJES DE SIMETRIA

    37

    Relacin entre constantes en las estructuras cristalinasndice de coordinacin (i)

    Representa el nmero de tomos que rodea cada tomo.

    Factor de empaque (F.P.A)

    Representa la relacin entre el volumen de los tomos que hay en la celda unidad y el volumen de la celda unidad. Nos proporciona una idea del volumen ocupado y libre.

    Densidad