Page 530 - Quimica - Undécima Edición

500 CAPÍTULO 11 Fuerzas intermoleculares y líquidos y sólidos

el calor de las manos es sufi ciente para aumentar la energía cinética de las moléculas de
alcohol y evaporarlas. Las manos se sienten frías debido a la pérdida de calor. Este pro-
ceso es semejante a la transpiración, una de las formas por las que el cuerpo humano
mantiene una temperatura constante. Debido a la fuerza de los enlaces de hidrógeno in-
termoleculares del agua, se necesita una cantidad considerable de energía para evaporar
el agua del sudor de la superfi cie del cuerpo. Esta energía la aporta el calor generado en
varios procesos metabólicos.
Usted ha visto que la presión de vapor de un líquido aumenta con la temperatura.
Cada líquido tiene una temperatura en la que comienza a hervir. El punto de ebullición
es la temperatura a la cual la presión de vapor de un líquido es igual a la presión exter-
na. El punto de ebullición normal de un líquido es la temperatura a la cual hierve cuando
la presión externa es de 1 atm.
En el punto de ebullición se forman burbujas dentro del líquido. Cuando se forma una
burbuja, el líquido que originalmente ocupaba ese espacio es empujado hacia los lados,
obligando a que aumente el nivel del líquido en el recipiente. La presión ejercida sobre
la burbuja es la presión atmosférica más un poco de presión hidrostática (es decir, la
presión debida a la presencia de líquido). La presión dentro de la burbuja se debe sólo a
la presión de vapor del líquido. Cuando la presión de vapor se iguala a la presión externa,
la burbuja sube a la superfi cie del líquido y revienta. Si la presión de la burbuja fuera
menor que la presión externa, se colapsaría antes de poder subir. Se concluye entonces
que el punto de ebullición de un líquido depende de la presión externa. (Casi siempre
ignoramos la pequeña contribución de la presión hidrostática.) Por ejemplo, a 1 atm, el
agua hierve a 100°C, pero si la presión se reduce a 0.5 atm, el agua hierve a sólo 82°C.
Como el punto de ebullición se defi ne en términos de la presión de vapor del líquido,
esperamos que el punto de ebullición se relacione con el calor molar de vaporización: a
mayor DH vap , mayor será el punto de ebullición. Los datos de la tabla 11.6 confi rman más
o menos esta predicción. En última instancia, el punto de ebullición y el DH vap están
determinados por la magnitud de las fuerzas intermoleculares. Por ejemplo, el argón (Ar)
y el metano (CH 4 ), que tienen fuerzas de dispersión débiles, tienen puntos de ebullición
bajos y calores molares de vaporización pequeños. El éter dietílico (C 2 H 5 OC 2 H 5 ) tiene un
momento dipolar, y las fuerzas dipolo-dipolo explican su punto de ebullición y DH vap
moderadamente altos. Tanto el etanol (C 2 H 5 OH) como el agua tienen enlaces de hidróge-
no fuertes, y son los responsables de sus puntos de ebullición altos y valores de DH vap
grandes. Los enlaces metálicos fuertes de los átomos de mercurio son la causa de que
tenga los mayores puntos de ebullición y DH vap de este grupo de líquidos. Es interesante
advertir que el punto de ebullición del benceno , que es no polar, es comparable con el del
etanol. El benceno tiene un alto grado de polarización debido a la distribución de sus
electrones en los orbitales moleculares pi deslocalizados, y las fuerzas de dispersión entre
las moléculas de benceno pueden llegar a ser tan fuertes o aún más que las fuerzas dipo-
lo-dipolo o los enlaces de hidrógeno.

Revisión de conceptos
Un estudiante estudia las gráfi cas de ln P contra 1/T de dos líquidos orgánicos: el metanol
(CH 3 OH) y el éter dimetílico (CH 3 OCH 3 ), como los que se muestran en la fi gura 11.36.
3
3
Las pendientes son de 22.32 3 10 K y 24.50 3 10 K, respectivamente. ¿Cómo
asignaría el estudiante los valores ΔH vap a estos dos compuestos?

Temperatura y presión críticas
La condensación es lo contrario de la evaporación. En principio, un gas se puede licuar
por cualquiera de las dos técnicas siguientes. Al enfriar una muestra de gas disminuye la
energía cinética de sus moléculas, por lo que éstas se agregan y forman pequeñas gotas