Page 498 - Quimica - Undécima Edición

468 CAPÍTULO 11 Fuerzas intermoleculares y líquidos y sólidos

unque vivimos inmersos en la mezcla de gases que conforman la atmósfera de la Tierra estamos
Amás familiarizados con el comportamiento de los líquidos y sólidos porque son más tangibles.
A diario utilizamos agua y otros líquidos para beber, bañarnos, lavar y cocinar; también manipula-
mos materiales sólidos y los empleamos para sentarnos y vestirnos, entre otros usos.
El movimiento molecular está más restringido en los líquidos que en los gases; en los sólidos,
los átomos y las moléculas están aún más empacados. De hecho en un sólido guardan posiciones
bien defi nidas aunque pueden moverse un poco entre ellos. En este capítulo examinaremos la estruc-
tura de los líquidos y los sólidos, y algunas de las propiedades fundamentales de estos dos estados
de la materia. También estudiaremos la naturaleza de las transiciones entre gases, líquidos y sólidos.

11.1 Teoría cinética molecular de líquidos y sólidos

En el capítulo 5 utilizamos la teoría cinética molecular para explicar el comportamiento
de los gases en función del movimiento constante y aleatorio de sus moléculas . Las dis-
tancias entre las moléculas gaseosas son tan grandes (comparadas con su tamaño) que, a
las temperaturas y presiones ordinarias (es decir, 25°C y 1 atm), no hay una interacción
apreciable entre ellas. Debido a que en los gases hay mucho espacio vacío, es decir, es-
pacio no ocupado por moléculas, los gases se comprimen con facilidad. Las fuerzas dé-
biles que operan entre las moléculas de los gases también les permiten expandirse y llenar
el volumen del recipiente que los contiene. Asimismo, el enorme espacio vacío entre los
gases explica su baja densidad en condiciones normales.
Los líquidos y los sólidos son un caso distinto. La diferencia principal entre los es-
tados condensados (líquidos y sólidos) y el estado gaseoso estriba en la distancia entre las
moléculas . En los líquidos, las moléculas están tan juntas que hay muy poco espacio
vacío, por ello son más difíciles de comprimir y, en condiciones normales, son mucho más
densos que los gases. Las moléculas de los líquidos se mantienen juntas por uno o más
tipos de fuerzas de atracción, las cuales estudiaremos en la siguiente sección. En este
caso, las moléculas no escapan a las fuerzas de atracción y por ello los líquidos también
tienen un volumen defi nido. Sin embargo, como las moléculas se mueven con libertad, un
líquido puede fl uir, derramarse y adoptar la forma del recipiente que lo contiene.
En un sólido, las moléculas ocupan una posición rígida y prácticamente no tienen
libertad para moverse. Muchos sólidos tienen como característica un ordenamiento de
largo alcance , es decir, sus moléculas están distribuidas en una confi guración regular tri-
dimensional . En un sólido hay aún menos espacio vacío que en un líquido. Por ello, los
sólidos son casi incompresibles, y su forma y volumen están bien defi nidos. Con algunas
excepciones (como la del agua, que es la más importante), la densidad de la forma sólida
es mayor que la de la forma líquida para una sustancia dada. En una sustancia suelen
coexistir los dos estados. El ejemplo más común es el de un cubo de hielo (sólido) fl o-
tando en un vaso de agua (líquido). Los químicos se refi eren a las fases como los distin-
tos estados de una sustancia presentes en un sistema. Una fase es una parte homogénea
de un sistema, y aunque está en contacto con otras partes del mismo, está separada de
esas partes por un límite bien defi nido. Así, el vaso de agua con hielo contiene tanto la

Tabla 11.1 Propiedades características de los gases, líquidos y sólidos
Estado de Movimiento de
la materia Volumen/Forma Densidad Compresibilidad moléculas
Gas Adopta el volumen y la Baja Muy compresible Movimiento muy libre
forma de su contenedor
Líquido Tiene un volumen defi nido Alta Sólo ligeramente Se deslizan entre sí libremente
pero adopta la forma de compresible
su contenedor
Sólido Tiene un volumen y Alta Virtualmente incompresible Vibran en torno a posiciones
forma defi nidos fi jas