Transcript el estado liquido

EL ESTADO LÍQUIDO
CARACTERÍSTICAS GENERALES :
-Tienen volumen constante.
-No tienen forma propia, adoptan forma del recipiente que los contiene.
-Poseen densidades mayores que los gases.
-Tienen una fuerte fricción interna llamada VISCOSIDAD.
-Son menos INCOMPRESIBLES que los gases.
-Tienen valores de calores específicos altos.
-Las sustancias no polares me ajustan mejor a las leyes Fisicoquímicas que las sustancias polares.
-Las SUSTANCIAS NO POLARES, tienden a formar gases casi perfectos o soluciones ideales con
propiedades proporcionales a sus fracciones molares( tienen sus átomos simétricamente arreglados,
en la molécula, no presentan carga eléctrica por lo tanto tampoco electromagnetismo. No se ionizan
no conducen la electricidad y son químicamente inactivos.
Ejm : metano (CH4); tetracloruro de carbono (CCl4); generalmente todos los hidrocarburos).
-Las SUSTANCIAS POLARES, tienen propiedades opuestas a las sustancias polares, tienen bajo
peso molecular, no poseen arreglos simétricos. Ejm : agua (H2O); cloruro de metilo (CH3Cl); alcohol
etílico (C2H5OH); ácido acético (CH3COOH); amoníaco (NH3) y sus derivados.
DENSIDAD : se expresan en g / cm3 ; o g / ml . La densidad del agua a 4° C es 1.000 g / cm3.
PESO ESPECÍFICO : es la relación de su densidad a la densidad del agua a una determinada temperatura.

LIQ
AGUA (Tref .)
A otras temperaturas, el peso específico es ligeramente superior
al valor de densidad.
El estado líquido depende de la temperatura.
Se llama TEMPERATURA CRÍTICA a la temperatura en la cual la energía cinética es igual a la
energía potencial máxima de atracción entre las moléculas de la sustancia.
Más allá de la temperatura crítica, no existe el estado líquido, si se comprime, originará un gas
Fuertemente comprimido. Bajo la temperatura crítica se puede licuar un gas aplicando una
presión suficiente.
PRESIÓN DE VAPOR
- Cuando la energía cinética de traslación
de una sustancia es mayor que la energía potencial de
atracción de las moléculas, estamos en el estado gaseoso.
Esto lo logramos aumentando la temperatura de la sustancia,
una vez que las moléculas han vencido ésta energía, están
libres y se alejan de la superficie del líquido, moviéndose la
acción de su propia energía cinética de traslación, convirtiéndose
en una molécula de gas.
A una determinada temperatura, las moléculas del líquido y el
gas están energizadas fuertemente, que algunas sobrepasan la
velocidad promedio. Cuando una de éstas llega a la superficie
del líquido, con la tendencia de alejarse del mismo, tiene la energía
suficiente como para desprenderse del mismo, por lo que se aleja
de ésta . Este fenómeno de desprendimiento de las moléculas
fuertemente energizadas se denomina EVAPORACIÓN.
La CONDENSACIÓN ocurre cuando las partículas cuando las
moléculas del gas chocan contra la superficie del líquido, en donde
las fuerzas de atracción de las moléculas las retendrán, y las
reintegrarán nuevamente al líquido. Su velocidad se determina por
El número de moléculas que chocan con la superficie del líquido en la
unidad de tiempo, en relación directa con la presión o densidad del
vapor.
Se llama EQULIBRIO DINÁMICO, cuando las velocidades de evaporación y condensación son idénticas
y la presión de vapor permanece constante.
Si se cambia la presión de vapor en cualquier valor
del equilibrio dado, la propia presión se corregirá, aumentando
o disminuyendo la velocidad de condensación.
La presión ejercida por el vapor, en ésta condición de equilibrio,
se denomina TENSIÓN DE VAPOR del líquido.
Todos los materiales sólidos o líquidos presentan tensión de
vapor definidas, cualquiera que sea la temperatura de la
sustancia y depende de velocidad de pérdida o ganancia del
líquido, del área total expuesta al vapor, no alterándose en la
condición de equilibrio.
El factor mas importante que determina la magnitud de la
tensión de vapor de un líquido es la propia naturaleza misma
del líquido.
Como todas las sustancias tienen la misma energía cinética
de traslación a una determinada temperatura, la tensión de
vapor dependerá exclusivamente de las fuerzas de atracción
entre las moléculas de la sustancia.
El vapor que se encuentra en equilibrio con su líquido se llama
VAPOR SATURADO y depende de la temperatura.
El PUNTO DE EBULLICIÓN se llama a la temperatura para
la cual la tensión de vapor alcanza el valor de 760 torr.
Si el líquido está a una presión menor de 1 atm., hervirá a una
temperatura mucho más baja, es decir a la cual la tensión de
Vapor es igual a la presión exterior.
Las tensiones de vapor que a la misma temperatura poseen distintos líquidos, son tantos mayores cuando
más bajos son los puntos de ebullición
LA ECUACIÓN DE CLAYPERON
Sabemos que para una condición de equilibrio : ΔG = 0, o sea : G vapor – G líquido = 0.
Y para un cambio infinitesimal : dG vapor = dG líquido, además : dG = VdP – SdT, tenemos :
dP H

dT TV
ECUACIONES DE DE CLAYPERON - CLAUSIUS
Hizo simplificaciones a la ecuación anterior, de donde se obtiene :
dP vP

dT RT 2
Integrando :
ln P  
Donde :
λv = calor latente de vaporización.
P = presión
T = temperatura absoluta
R = constante de los gases
Convirtiendo :
v
RT
C
v
log P  
C
2.30 RT
Si integramos la última ecuación entre los límites P1 y P2, tensiones de vapor a las temperaturas
T1 y T2 y reacomodando , tendremos :
P1
v 1 1
log

(  )
P 2 2.30 R T 1 T 2
RELACIONES DEL PUNTO DE EBULLICIÓN
1. El punto de ebullición de una sustancia es aproximadamente los 2/3 de su temperatura crítica :
Te
 0.67
Tc
2.
El calor molar de vaporización ( cal), dividido entre el punto de ebullición, es aproximadamente
el valor constante de 21:
v
Te
 21
cal
mol *  K
3.
La suma de las temperaturas de fusión Tf y la temperatura de ebullición Te, es igual a la
temperatura crítica :
Tf  Te  Tc
TENSIÓN SUPERFICIAL
Se denomina tensión superficial al fenómeno por el cual la superficie de un líquido tiende a
comportarse como si fuera una delgada película elástica, producto de la resultante de las fuerzas
de atracción del líquido hacia el interior.
La tensión superficial de un líquido es la fuerza en dinas por cm. de borde de la película que se
opone a la expansión de la superficie, por eso tienden a tomar el área más pequeña ( es así que
las gotas de un líquido se convierten en esféricas, pues el área de ésta figura es un mínimo
para un volumen dado).
Las unidades son : ergios/ cm2., dina/ cm., N/m ,
Algunos líquidos mojan las paredes de un tubo capilar , como el agua , cuando esto sucede
el líquido adherido a las paredes va arrastrando el cuerpo del líquido hacia fuera. En éste caso
la superficie del líquido libre es cóncavo.
Otros líquidos no se adhieren a la superficie del tubo, como el mercurio, por lo tanto es
empujado hacia abajo, formando una superficie convexa.
Los fenómenos capilares se llaman al desnivel que presentan
los líquidos en el interior de tubos muy estrechos, de diámetros
que son fracción de mm.
Estos se deben a los distintos valores de cohesión del líquido
y a los valores de adhesión del líquido sólido.
Si la adhesión es mayor que la cohesión,, el líquido será atraído
por la pared y forma una superficie cóncava, lo contrario hará
formar una superficie convexa.
En el equilibrio,, la energía superficial es igual al peso del líquido
Que obligo a subir por el tubo capilar. Si denominamos 
Cuando las fuerzas adhesivas son mayores que
las fuerzas cohesivas, el menisco tiende a ser
a la tensión superficial, como la longitud del borde del menisco
cóncavo como en el caso de vidrio y agua.
De la circunferencia interna del tubo igual a 2Πr, entonces la fuerza Por otra parte cuando las fuerzas cohesivas son
superiores a las adhesivas, el menisco es
Hacia arriba será : 2r
, esta fuerza está balanceada por el
convexo como en el caso de mercurio en vidrio.
peso de la columna de líquido de volumen Πr2h, densidad ρ y
directamente proporcional a la gravedad, entonces la fuerza de caída
debido al peso será : r 2hg
Igualando estas fuerzas, tendremos :
De donde obtenemos :
2r  r 2hg
1
  rhg
2
VISCOSIDAD
Se llama viscosidad o frotamiento interno, a la resistencia experimentada por una porción de un
líquido cuando se desliza sobre otra. Esto se debe a la fuerza de cohesión de líquido hacen que haya
una resistencia al movimiento de unas moléculas con respecto a la otra.
Depende del estado de los cuerpos, pues en los gases es muy pequeña, en los sólidos alcanza su
valor máximo.
Donde :
F
V
η = coeficiente de
viscosidad ( gr /cm.s)
A
V = velocidad ( cm /s )
l
A = área ( cm2 )
L = distancia entre
capas ( cm. )
F = dinas
VA
F 
l
Las unidades de viscosidad son : poise ( gr/ cm.s) . ( dinámica )
cm2 / s
( cinemática )
Coeficiente de viscosidad cinemático :
En unidades en el SI: [ν] = [m2.s-1].
En el sistema cegesimal es el Stoke(St).
 


El instrumento que sirve para medir viscosidades se llama
Viscosímetro.
Esta se realiza midiendo el tiempo que transcurre para que un
volumen determinado de líquido discurra por un tubo capilar de
medidas definidas y presión constante (tiempo que demora
en pasar por unas marcas pre -establecidas ).
El de la figura es un viscosímetro de Ostmald.
La Ley que obedece el fenómeno de escurrimiento de un
Líquido por un tubo capilar fue descubierta por Poiseuille :
Pr 4t

8Vl
Donde :
η = viscosidad
P = presión
r = radio del tubo capilar
l = longitud del tubo capilar
V = volumen del líquido
T = tiempo
La dependencia de la viscosidad con la temperatura obedece a la siguiente ecuación :
A
log    B
T
Donde :
A y B son constantes
para un líquido dado.
SOLUBILIDAD
Se denomina SOLUBILIDAD de un compuesto a la máxima cantidad del mismo
que puede diluirse en un determinado volumen de disolvente; corresponde a la
cantidad de soluto presente en una disolución saturada (aquella que se encuentra
en equilibrio con un exceso de soluto).
Algunos líquidos, como el etanol y el agua se mezclan en todas proporciones, el
éter y el agua se mezclan en grado limitado y otros no se mezclan, como el benceno
y el agua ( insolubles ).
Esto ocurre por que en el estado líquido las moléculas se encuentran en contacto
íntimo, las fuerzas de atracción específicas son las que actúan sobre las moléculas.
Para el estado gaseoso todas las sustancias se mezclan en cualesquiera proporciones,
porque las moléculas se encuentran muy separadas.
El agua es uno de los componentes de muchas soluciones líquidas, teniendo una
potencia solvente debido a su alta constante dieléctrica, además es el constituyente
líquido de los organismos vivos.
La sustancias que no se disuelven en agua, generalmente se disuelven en
solventes orgánicos como el éter etílico, benceno, etc.
SOLUBILIDAD
La acción solvente de un líquido se debe a la alta afinidad entre las fuerzas
atractivas de los dos las partículas sólidas.
Se llama DISOLUCIÓN a la dispersión molecular de un sólido en un líquido.
El proceso inverso es la cristalización.
Se dice que una solución es SATURADA, cuando la concentración del soluto
es alto, de tal manera que la velocidad de cristalización alcanza el valor de la
velocidad de disolución, aquí no puede disolver más soluto, teniendo la
temperatura constante..
CURVAS DE SOLUBILIDAD
Se llaman curvas de solubilidad a las representaciones
gráficas de la solubilidad de un soluto en función de la
temperatura.
El coeficiente de solubilidad es un coeficiente que se
asocia a cada elemento o compuesto en relación con
otro.
El coeficiente de solubilidad depende de la temperatura,
de la naturaleza del soluto, de la naturaleza del
disolvente y de la presión.
Para el caso de un sólido disuelto, la influencia de la
presión en muy pequeña. Al elevar la temperatura,
el coeficiente de solubilidad aumenta si el fenómeno de
disolución a temperatura constante es endotérmico
(es el caso más frecuenta), y disminuye en caso
contrario.
En resumen el coeficiente de solubilidad depende
principalmente de:
-En la solubilidad influyen la naturaleza del soluto,
la del disolvente y la temperatura.
Ejm : hallar la cantidad de NaNO3 que cristalizará por 100 gr.
de agua al enfriar a 20° C una solución saturada a 50° C.
Ejm : Determinar a que temperatura la solución saturada de
KNO3, contiene 33.3% de ésta sal por peso.