1. Unidad 13
El estado sólido y líquido

2. 13.1
Características y
propiedades
de los sólidos y
líquidos

3. Aspectos generales
En la teoría cinético
molecular se estudia al
estado gaseoso como
una colección de
moléculas separadas y
con movimiento
constante y caótico.
La energía cinética promedio
de las moléculas es mucho
mayor que la energía que se
asocia con las fuerzas de
atracción entre ellas.

4. Aspectos generales
La energía cinética de
las
moléculas
es
comparable con las
fuerzas de atracción
entre ellas.
Las fuerzas de atracción son capaces de mantener
a las moléculas a distancias cortas, sin embargo, la
atracción intermolecular no es muy fuerte.

5. Aspectos generales
Se ha encontrado desde entonces que las
características de los sólidos tienen que ver
con la estructura; esto es, el orden y los
enlaces específicos de los átomos que
constituyen el material.

6. Comparación

7. Estado sólido
Estructura
Una estructura que tiene una
forma geométrica definida,
se denomina cristal.
El acomodo ordenado en tres
dimensiones se llama red
cristalina.
La forma de la celda unitaria y, por
lo tanto, de todo el cristal, depende
de la fuerza de atracción entre las
partículas y si son diferentes de
sus tamaños relativos.

8. Estado sólido
Todos los cristales pertenecen a algunos de los
seis arreglos fundamentales de los ejes:
cúbico, tetragonal, ortorrómbico, hexagonal,
monoclínico, triclínico y romboédrico.

9. Estado sólido
Por ejemplo:

10. Tipos de sólidos
Un sólido puede ser amorfo o cristalino.
Sólidos covalentes
grafito
diamante

11. Tipos de sólidos
Sólidos iónicos
Las partículas que ocupan los puntos de la red en
un sólido iónico son iones positivos y negativos.

12. Tipos de sólidos
Sólidos covalentes
En los sólidos moleculares los puntos de la red
están ocupados por moléculas.

13. Tipos de sólidos
Sólidos metálicos
La red cristalina de los sólidos metálicos consta
de átomos, en los cuales los electrones externos
pueden moverse libremente de átomo a átomo.

14. Cambios de estado
El factor clave para determinar el estado físico de
una sustancia es la energía cinética promedio de
las moléculas, en relación con la energía media
de las fuerzas de atracción que existen entre
ellas.
Las sustancias que existen como gases a
temperatura ambiente poseen fuerzas de
atracción intermoleculares más débiles que las
que poseen los líquidos y las sustancias que son
sólidas poseen atracción intermolecular más
fuerte.

15. Cambios de estado
Las conversiones de un estado a otro pueden
llevarse a cabo por calentamiento o
enfriamiento, es decir variando la energía
cinética promedio de las moléculas.

16. Equilibrio entre fases
información
La presión de vapor de
un líquido es la presión
ejercida por el vapor
que está en equilibrio
con el líquido a una
determinada
temperatura. Depende
de la temperatura y la
naturaleza del líquido.

17. Presión de vapor
P de vapor (mmHg)
• Curvas de presión de vapor
34,6
78,3
100
600
400
200
0
0
20
40
60
temperatura °C
80
100

18. Presión de vapor
• Se dice que un líquido ebulle
cuando el vapor hace burbujas
en el interior del líquido, esta
condición se presenta cuando
"la presión de vapor es igual
a la presión externa que
actúa sobre la superficie del
líquido".
El punto de ebullición de un
líquido a 1 atmósfera de presión
se conoce como punto de
ebullición normal.
P2 > P1 = eb.

19. Presión de vapor
Consecuencias
Monte Kilimanjaro (Tanzania)
5895 m de altitud, P = 350 mmHg
Teb (agua) = 79ºC

20. Presión de vapor
Aplicaciones
P » 2 atm
ß
Teb (agua) » 120ºC
Olla rápida
Tiempos de cocción más rápidos

21. Presión de vapor
• Si el punto de ebullición
depende de la presión
atmosférica, entonces:
1 atm = 100° C
0,82 atm = 94° C
por lo tanto, el tiempo de
cocción es mayor.
Pvap ∝ 1
T

22. Viscosidad
• La viscosidad se relaciona con la facilidad
con la cual las moléculas individuales de un
líquido se mueven en relación con las otras.
Visc ∝ 1
T
Por tanto, se puede definir viscosidad como
la resistencia de un líquido a salir o a fluir.

23. Tensión superficial
• Las moléculas
situadas en la
superficie del
líquido son atraídas
hacia abajo, hacia
el seno del líquido,
de forma que tales
moléculas quedan
formando una
membrana o red.

24. Tensión superficial
H2O
Hg
• Si se aumenta la temperatura
la energía cinética hace que
las moléculas se alejen, por
tanto la tensión superficial
disminuye.
Tsup = 1
T

25. Capilaridad
• La acción capilar se debe a la tensión superficial
del líquido. El líquido se adhiere o humedece las
paredes de un tubo capilar (delgado).

26. Capilaridad
• Dentro de un capilar se presentan simultáneamente
dos fenómenos: las fuerzas adhesivas (disímiles) y
las fuerzas cohesivas (similares)
Fuerzas adhesivas
Hg
H2O
Fuerzas cohesivas

27. Cambios de estado
• Paso de sólido a líquido

28. Cambios de estado
• Paso de sólido a líquido
∆H +
calor de
fusión (∆H )
f
∆H −
calor de
solidifica ción
(∆Hs)

29. Cambios de estado
• Paso de líquido a gas

30. Cambios de estado
• Paso de líquido a gas
∆H −
calor de
condensaci ón
(∆Hc )
∆H +
calor de
vaporización
(∆Hv )

31. Curvas de calentamiento

32. Curvas de calentamiento

33. Curvas de calentamiento
• 1era etapa
Q = m • c.esp.sól • ∆T (T − T )
f
f i

34. Curvas de calentamiento
• 2da etapa
Q = m • ∆H
f
f

35. Curvas de calentamiento
• 3era etapa
Q = m • c.esp.líq •∆T (T − T )
f
f i

36. Curvas de calentamiento
• 4ta y
5ta
etapa
Q = m • ∆Hv
f
Q = m • c.esp.vap • ∆T (T − T )
f
f i

37. Cambios de estado del agua
Cuando el cambio de estado es a → entalpía de cambio de estado
presión constante
Ejemplo: agua a 1 atm sometida a un calentamiento continuo
T (ºC)
100
agua +
vapor
hielo
+
agua
540 kcal/kg
80 kcal/kg
0
≈ 0.5 kcal/kg·ºC
hielo
1 kcal/kg·ºC
agua
vapor
q
El cambio líquido → vapor lleva asociado un gran intercambio de energía!

38. 13.2
Diagrama de fases

39. Diagrama de fases
El estado físico de una sustancia depende no
sólo de las fuerzas de atracción
intermoleculares inherentes, sino también de
la temperatura y la presión.
La información gráfica de la presión y la
temperatura a la que pueden coexistir los tres
estados se denomina diagrama de fases.

40. Diagrama de fases

41. Diagrama de fases
Cada sustancia tiene ofrece de acuerdo a sus
característica un diagrama de fases.

42. Próximo tema
• Estado líquido: 13.3 Soluciones
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