1 fases condensadas basado en el trabajo del prof. víctor batista universidad de yale basado en el...
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FASES CONDENSADASFASES CONDENSADASFASES CONDENSADASFASES CONDENSADAS
Basado en el trabajo del Prof. Víctor BatistaBasado en el trabajo del Prof. Víctor Batista
Universidad de YaleUniversidad de Yale
Basado en el trabajo del Prof. Víctor BatistaBasado en el trabajo del Prof. Víctor Batista
Universidad de YaleUniversidad de Yale
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2LíquidoLíquidoss
Las moléculas en las interfases se comportan en forma diferente que en Las moléculas en las interfases se comportan en forma diferente que en el interior de la muestra.el interior de la muestra.
-Las moléculas en la superficie experimentan una -Las moléculas en la superficie experimentan una
fuerza de atracción neta desde el interior.fuerza de atracción neta desde el interior. -Esto genera la -Esto genera la TENSIÓN SUPERFICIALTENSIÓN SUPERFICIAL: La energía : La energía necesaria para romper la superficie.necesaria para romper la superficie.
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Tensión Tensión superficialsuperficial
LaLa TENSIÓN SUPERFICIAL TENSIÓN SUPERFICIAL determina la formación de determina la formación de gotas esféricas (la forma con superficie mínima para gotas esféricas (la forma con superficie mínima para un volumen dado).un volumen dado).
LaLa TENSIÓN SUPERFICIAL TENSIÓN SUPERFICIAL determina la formación de determina la formación de gotas esféricas (la forma con superficie mínima para gotas esféricas (la forma con superficie mínima para un volumen dado).un volumen dado).
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Las fuerzas intermoleculares determinan el fenómeno Las fuerzas intermoleculares determinan el fenómeno de la de la CAPILARIDADCAPILARIDAD y la formación de un menisco y la formación de un menisco cóncavo para el agua en un tubo de ensayocóncavo para el agua en un tubo de ensayo
meniscocóncavo
Fuerzas de adhesión:entre el agua y el vidrio (por los enlaces polares Si-O)Fuerzas de cohesión:entre moléculas de agua
LíquidoLíquidoss
H2O
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CapilaridadCapilaridad
El ascenso del agua por una tira de papel El ascenso del agua por una tira de papel depende de la formación de puentes de H entre depende de la formación de puentes de H entre HH22O y los grupos OH de la celulosa en el papelO y los grupos OH de la celulosa en el papel
Fuerzas de cohesión vs. Fuerza gravitatoriaFuerzas de cohesión vs. Fuerza gravitatoria
El fenómeno de la capilaridad permite explicar diversos fenómenos (ascenso del agua en las plantas, cromatografía, etc)
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Una gran tensión superficial -debida a una mayor fuerza de Una gran tensión superficial -debida a una mayor fuerza de cohesión entre las moléculas del líquido que de adhesión cohesión entre las moléculas del líquido que de adhesión entre éste y el recipiente- es la causa del entre éste y el recipiente- es la causa del menisco convexomenisco convexo de una columna de mercurio en un tubo de vidrio.de una columna de mercurio en un tubo de vidrio.
meniscoconvexo
Fuerzas de adhesiónEntre el Hg y el vidrio
(por los enlaces polares Si-O)
Fuerzas de cohesiónEntre átomos de mercurio
Hg
LíquidoLíquidoss
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ViscosidadViscosidadVISCOSIDAD es una medida de la resistencia de los líquidos
a fluir.
Etanol Glicerol
La resistencia a fluir es el resultado de varios factores que incluyen interacciones electromagnéticas, tamaño y forma moleculares
¿La viscosidad del glicerol será mayor o menor que la del etanol?
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8Sólidos Iónicos y Sólidos Iónicos y MetálicosMetálicos
Sólidos Iónicos y Sólidos Iónicos y MetálicosMetálicos
La química del estado sólido es una de las áreas de punta liderando el campo del desarrollo de nuevos materiales
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Tipos de SólidosTipos de Sólidos
TipoTipo Composición Composición Fuerzas de Fuerzas de uniónunión
Iónico Iónico NaCl, CaFNaCl, CaF22, ZnS, ZnS Ión-iónIón-ión
MetáicoMetáico Na, FeNa, Fe MetálicoMetálico
MolecularMolecular hielo, Ihielo, I22 Dipolo - dipoloDipolo - dipolo
LondonLondon
CovalenteCovalente DiamanteDiamante CovalenteCovalenteGrafitoGrafito
AmorfoAmorfo
(microcristalino)(microcristalino)
Vidrio, polietilenoVidrio, polietileno Red covalente.Red covalente.rango de rango de regularidadregularidadlimitadolimitado
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Redes cristalinasRedes cristalinas
DIAMANTEDIAMANTE
GRAFITOGRAFITO
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Comparemos el diamante con el silicioComparemos el diamante con el silicio
Redes cristalinasRedes cristalinas
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Propiedades de los Propiedades de los sólidossólidos
1. Moléculas, átomos o iones fijos 1. Moléculas, átomos o iones fijos
en una en una RED CRISTALINARED CRISTALINA2. Partículas “empaquetadas”2. Partículas “empaquetadas”
3. Fuerzas electrostáticas 3. Fuerzas electrostáticas
4.4. Muy ordenado, rígido, Muy ordenado, rígido, incompresibleincompresible
5.5. No hay traslación (sólo vibración No hay traslación (sólo vibración y rotación en los nodos de la red y rotación en los nodos de la red cristalina) cristalina)
ZnS: sulfuro de cincZnS: sulfuro de cinc
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Redes CristalinasRedes Cristalinas• Arreglo regular tridimensional de los nodos de la redArreglo regular tridimensional de los nodos de la red• Los nodos de la red definen la Los nodos de la red definen la celda unidad:celda unidad:
La más pequeña estructura repetitiva que posee la La más pequeña estructura repetitiva que posee la simetría característica del sólidosimetría característica del sólido
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Celdas unitarias Celdas unitarias cúbicascúbicas
Todos los ángulosson de 90 grados
Todas las aristasiguales
Existen 7 sistemas cristalinos básicos, pero Existen 7 sistemas cristalinos básicos, pero sólo nos ocuparemos del sistemasólo nos ocuparemos del sistema
CÚBICOCÚBICO..
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Celdas cúbicas en Celdas cúbicas en metalesmetales
Cúbico simpleCúbico simple
Cúbico de Cúbico de cuerpo cuerpo centradocentrado
Cúbico de Cúbico de cara cara centradacentrada
1 átomo/celda unitaria
2 átomos/celda unitaria
4 átomos/celda unitaria
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16Celdas cúbicas en Celdas cúbicas en metalesmetales
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17Empaquetamiento atómico Empaquetamiento atómico en celdas unitariasen celdas unitarias
Asumimos que los cristales son esferas rígidas y que los Asumimos que los cristales son esferas rígidas y que los cristales se construyen mediante el mejor cristales se construyen mediante el mejor empaquetamientoempaquetamiento posible de tales esferas. posible de tales esferas.
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18N° de átomos por celda N° de átomos por celda unitariaunitaria
Tipo de celda cúbicaTipo de celda cúbica N° de átomos en la redN° de átomos en la red
SimpleSimple
Cuerpo centradoCuerpo centrado
Cara centradaCara centrada
112244
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Átomos compartidos en Átomos compartidos en caras y esquinas de un caras y esquinas de un
cubocubo
a)En una esquina --> 1/8 átomo dentro de la celda
b)En una cara --> ½ átomo dentro de la celda
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20Compuestos iónicos Compuestos iónicos simplessimples
CsCl presenta una red cúbica simple CsCl presenta una red cúbica simple de cationes Csde cationes Cs++ con un anión Cl con un anión Cl-- en en el centroel centro
La celda tiene un anión ClLa celda tiene un anión Cl-- en en exceso. exceso.
(8 esquinas)(1/8 Cs(8 esquinas)(1/8 Cs++ por esquina) por esquina)
= 1 catión Cs= 1 catión Cs++ neto neto
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Las sales con Las sales con fórmula MX pueden fórmula MX pueden tener celdas cúbicas tener celdas cúbicas simples, pero no las simples, pero no las sales con fórmula sales con fórmula MXMX22 o M o M22XX
Compuestos iónicos Compuestos iónicos simplessimples
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Dos imágenes para la Dos imágenes para la celda unitaria del CsClcelda unitaria del CsCl
Cada ordenamiento conduce a 1 Cs+ y 1 Cl- por celda unitaria
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NaClNaCl
Red cúbica centrada de Cl- con Na+ en los huecos
NaNa++ en en agujeros agujeros octaédricosoctaédricos
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Muchas sales comunes tienen celdas cúbicas de Muchas sales comunes tienen celdas cúbicas de cuerpo centrado de aniones con cationes cuerpo centrado de aniones con cationes localizados en localizados en AGUJEROS OCTAÉDRICOSAGUJEROS OCTAÉDRICOS , , por ej: NaClpor ej: NaCl
•• Red Cúbica de Cara Centrada de aniones Red Cúbica de Cara Centrada de aniones ------> > 4 A4 A-- por celda por celda
•• CC++ en agujeros octaédricos ---> en agujeros octaédricos --->
1 C1 C++ + [12 aristas • 1/4 C + [12 aristas • 1/4 C++ por arista]= por arista]= 4 C4 C++ por celda por celda
La red del La red del NaClNaCl
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NaCl y CsClNaCl y CsCl
• Pese a la similitud en sus fórmulas el CsCl y el NaCl forman redes diferentes.
• Esto se debe al hecho de que el Cs+ tiene un tamaño mucho mayor que el Na+.
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26Diagramas de fasesDiagramas de fases
Las líneas conectan puntos de coordenadas Las líneas conectan puntos de coordenadas T y PT y P donde donde existe un existe un EQUILIBRIO entre las fasesEQUILIBRIO entre las fases representadas a representadas a cada lado de la línea.cada lado de la línea.
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27Equilibrio de fases en el Equilibrio de fases en el
aguaaguaSólido-líquidoSólido-líquido
Gas-LíquidoGas-Líquido
Gas-SólidoGas-Sólido
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T(˚C)T(˚C) P(mmHg)P(mmHg)
De ebullición normal De ebullición normal 100100 760760
De fusión normalDe fusión normal 00 760760
Triple Triple 0.00980.0098 4.58 4.58
Equilibrio de Equilibrio de fases en el aguafases en el agua
(puntos (puntos importantes)importantes)
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Equilibrio Sólido-LíquidoEquilibrio Sólido-LíquidoSi a un sistema le aumentamos la P la Si a un sistema le aumentamos la P la DENSIDADDENSIDAD aumenta. aumenta.
Por lo tanto, un aumento en P favorecerá la fase con Por lo tanto, un aumento en P favorecerá la fase con
densidad más alta (o con densidad más alta (o con menormenor relación V/m).relación V/m).
HH22O líquidaO líquida HH22O sólidaO sólida
DensidadDensidad 1 g/cm1 g/cm33 0.917 g/cm0.917 g/cm33
V/mV/m 11 1.091.09
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- Aumentar P a T - Aumentar P a T constante hace que el constante hace que el hielo fundahielo funda
-La pendiente negativa de -La pendiente negativa de la línea Sólido - Líquido la línea Sólido - Líquido es única para el Hes única para el H22O. O.
Casi todas las demás Casi todas las demás sustancias presentan una sustancias presentan una pendiente positivapendiente positiva
SolidH2O
LiquidH2O
P
T
760mmHg
0 ÞC
Normalfreezingpoint
Equilibrio Sólido-LíquidoEquilibrio Sólido-Líquido
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Equilibrio Sólido-VaporEquilibrio Sólido-Vapor
A P < 4.58 Torr y T < 0.0098 ˚C, el HA P < 4.58 Torr y T < 0.0098 ˚C, el H22O sólida pasa O sólida pasa
directamente a vapor. Este proceso es llamado directamente a vapor. Este proceso es llamado
SUBLIMACIÓNSUBLIMACIÓN
En este fenómeno se basa el funcionamiento de los En este fenómeno se basa el funcionamiento de los refrigeradores de “frío seco”refrigeradores de “frío seco”
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TRADUCCIÓN Y ADECUACIÓNTRADUCCIÓN Y ADECUACIÓNTRADUCCIÓN Y ADECUACIÓNTRADUCCIÓN Y ADECUACIÓN