FASES CONDENSADAS Basado en el trabajo del Prof. Víctor Batista Universidad de Yale

Líquidos Las moléculas en las interfases se comportan en forma diferente que en el interior de la muestra. -Las moléculas en la superficie experimentan una fuerza de atracción neta desde el interior. -Esto genera la TENSIÓN SUPERFICIAL: La energía necesaria para romper la superficie.

Tensión superficial La TENSIÓN SUPERFICIAL determina la formación de gotas esféricas (la forma con superficie mínima para un volumen dado).

H2O Líquidos menisco Fuerzas de adhesión: cóncavo Las fuerzas intermoleculares determinan el fenómeno de la CAPILARIDAD y la formación de un menisco cóncavo para el agua en un tubo de ensayo menisco cóncavo Fuerzas de adhesión: entre el agua y el vidrio (por los enlaces polares Si-O) H2O Fuerzas de cohesión: entre moléculas de agua

Capilaridad Fuerzas de cohesión vs. Fuerza gravitatoria El ascenso del agua por una tira de papel depende de la formación de puentes de H entre H2O y los grupos OH de la celulosa en el papel El fenómeno de la capilaridad permite explicar diversos fenómenos (ascenso del agua en las plantas, cromatografía, etc)

Hg Líquidos menisco Fuerzas de adhesión convexo Una gran tensión superficial -debida a una mayor fuerza de cohesión entre las moléculas del líquido que de adhesión entre éste y el recipiente- es la causa del menisco convexo de una columna de mercurio en un tubo de vidrio. menisco convexo Fuerzas de adhesión Entre el Hg y el vidrio (por los enlaces polares Si-O) Hg Fuerzas de cohesión Entre átomos de mercurio

Viscosidad VISCOSIDAD es una medida de la resistencia de los líquidos a fluir. ¿La viscosidad del glicerol será mayor o menor que la del etanol? Etanol Glicerol La resistencia a fluir es el resultado de varios factores que incluyen interacciones electromagnéticas, tamaño y forma moleculares

Sólidos Iónicos y Metálicos La química del estado sólido es una de las áreas de punta liderando el campo del desarrollo de nuevos materiales To play the movies and simulations included, view the presentation in Slide Show Mode.

Tipos de Sólidos Tipo Composición Fuerzas de unión Iónico NaCl, CaF2, ZnS Ión-ión Metáico Na, Fe Metálico Molecular hielo, I2 Dipolo - dipolo London Covalente Diamante Covalente Grafito Amorfo (microcristalino) Vidrio, polietileno Red covalente. rango de regularidad limitado

Redes cristalinas DIAMANTE GRAFITO

Redes cristalinas Comparemos el diamante con el silicio

Propiedades de los sólidos 1. Moléculas, átomos o iones fijos en una RED CRISTALINA 2. Partículas “empaquetadas” 3. Fuerzas electrostáticas Muy ordenado, rígido, incompresible No hay traslación (sólo vibración y rotación en los nodos de la red cristalina) ZnS: sulfuro de cinc

Redes Cristalinas Arreglo regular tridimensional de los nodos de la red Los nodos de la red definen la celda unidad: La más pequeña estructura repetitiva que posee la simetría característica del sólido

Celdas unitarias cúbicas Existen 7 sistemas cristalinos básicos, pero sólo nos ocuparemos del sistema CÚBICO. Todas las aristas iguales Todos los ángulos son de 90 grados

Celdas cúbicas en metales Cúbico simple Cúbico de cuerpo centrado Cúbico de cara centrada 1 átomo/celda unitaria 2 átomos/celda unitaria 4 átomos/celda unitaria

Celdas cúbicas en metales

Empaquetamiento atómico en celdas unitarias Asumimos que los cristales son esferas rígidas y que los cristales se construyen mediante el mejor empaquetamiento posible de tales esferas.

N° de átomos por celda unitaria Tipo de celda cúbica N° de átomos en la red Simple Cuerpo centrado Cara centrada 1 2 4

Átomos compartidos en caras y esquinas de un cubo a)En una esquina --> 1/8 átomo dentro de la celda b)En una cara --> ½ átomo dentro de la celda

Compuestos iónicos simples CsCl presenta una red cúbica simple de cationes Cs+ con un anión Cl- en el centro La celda tiene un anión Cl- en exceso. (8 esquinas)(1/8 Cs+ por esquina) = 1 catión Cs+ neto

Compuestos iónicos simples Las sales con fórmula MX pueden tener celdas cúbicas simples, pero no las sales con fórmula MX2 o M2X

Dos imágenes para la celda unitaria del CsCl Cada ordenamiento conduce a 1 Cs+ y 1 Cl- por celda unitaria

NaCl Na+ en agujeros octaédricos Red cúbica centrada de Cl- con Na+ en los huecos

La red del NaCl Muchas sales comunes tienen celdas cúbicas de cuerpo centrado de aniones con cationes localizados en AGUJEROS OCTAÉDRICOS , por ej: NaCl • Red Cúbica de Cara Centrada de aniones ---> 4 A- por celda • C+ en agujeros octaédricos ---> 1 C+ + [12 aristas • 1/4 C+ por arista]= 4 C+ por celda

NaCl 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+.

Diagramas de fases Las líneas conectan puntos de coordenadas T y P donde existe un EQUILIBRIO entre las fases representadas a cada lado de la línea.

Equilibrio de fases en el agua Sólido-líquido Gas-Líquido Gas-Sólido

Equilibrio de fases en el agua (puntos importantes) T(˚C) P(mmHg) De ebullición normal 100 760 De fusión normal 0 760 Triple 0.0098 4.58

Equilibrio Sólido-Líquido Si a un sistema le aumentamos la P la DENSIDAD aumenta. Por lo tanto, un aumento en P favorecerá la fase con densidad más alta (o con menor relación V/m). H2O líquida H2O sólida Densidad 1 g/cm3 0.917 g/cm3 V/m 1 1.09

Equilibrio Sólido-Líquido - Aumentar P a T constante hace que el hielo funda -La pendiente negativa de la línea Sólido - Líquido es única para el H2O. Casi todas las demás sustancias presentan una pendiente positiva

Equilibrio Sólido-Vapor A P < 4.58 Torr y T < 0.0098 ˚C, el H2O sólida pasa directamente a vapor. Este proceso es llamado SUBLIMACIÓN En este fenómeno se basa el funcionamiento de los refrigeradores de “frío seco”

TRADUCCIÓN Y ADECUACIÓN