Page 540 - Quimica - Undécima Edición

510 CAPÍTULO 11 Fuerzas intermoleculares y líquidos y sólidos

Ecuaciones básicas

2d sen u 5 nl (11.1) Ecuación de Bragg para calcular la distancia entre planos de átomos en una retícula
cristalina.
¢H vap
ln P 52 1 C (11.2) Ecuación de Clausius-Clapeyron para determinar ΔH vap de un líquido.
RT

P 1 ¢H vap T 1 2 T 2
ln 5 a b (11.5) Para calcular ΔH vap , la presión de vapor o el punto de ebullición de un líquido.
P 2 R T 1 T 2

(11.6) Aplicación de la ley de Hess.
¢H sub 5 ¢H fus 1 ¢H vap

Resumen de conceptos

1. Todas las sustancias existen en uno de tres estados: gaseo- Los grandes depósitos de agua tienen la capacidad de
so, líquido o sólido. La principal diferencia entre el estado moderar el clima del planeta al absorber y generar cantida-
condensado y el gaseoso es la distancia que separa a las des sustanciales de calor con sólo pequeños cambios en su
moléculas. temperatura.
2. Las fuerzas intermoleculares actúan entre las moléculas o 10. Todos los sólidos son cristalinos (con una estructura regu-
entre las moléculas y los iones. Estas fuerzas de atracción lar de átomos, iones o moléculas) o amorfos (sin una
casi siempre son mucho más débiles que las fuerzas de estructura regular). El vidrio es un ejemplo de un sólido
enlace. amorfo.
3. Las fuerzas dipolo-dipolo y las fuerzas ion-dipolo atraen 11. La unidad estructural básica de un sólido cristalino es la
moléculas con momentos dipolares hacia otras moléculas celda unitaria, la cual se repite para formar un retículo cris-
polares o iones. talino tridimensional. La difracción de rayos X ha permiti-
4. Las fuerzas de dispersión se deben a los momentos dipola- do obtener información vasta para conocer las estructuras
res temporales inducidos en moléculas ordinariamente no de los cristales.
polares. El grado con el cual un momento dipolar puede ser 12. Los cuatro tipos de cristales y las fuerzas que mantienen
inducido en una molécula se llama polarizabilidad. Con el unidas sus partículas son: cristales iónicos, unidos por
término “fuerzas de van der Waals” se hace referencia a las enlaces iónicos; cristales covalentes unidos por enlaces
interacciones dipolo-dipolo, dipolo-dipolo inducido y fuer- covalentes; cristales moleculares, unidos por fuerzas de
zas de dispersión. van der Waals o enlaces de hidrógeno, y cristales metáli-
5. El enlace de hidrógeno es una interacción dipolo-dipolo cos, unidos por enlaces metálicos.
relativamente fuerte entre un enlace polar que contiene un 13. Un líquido contenido en un recipiente cerrado establece un
átomo de hidrógeno y un átomo electronegativo de O, N o equilibrio dinámico entre la evaporación y la condensa-
F. Los enlaces de hidrógeno son muy fuertes, en especial ción. En estas condiciones la presión del vapor sobre el
entre las moléculas de agua. líquido es la presión de vapor de equilibrio, conocida sim-
6. Los líquidos tienden a adoptar una geometría con el míni- plemente como “presión de vapor”.
mo del área superfi cial. La tensión superfi cial es la energía 14. En el punto de ebullición, la presión de vapor de un líquido
necesaria para expandir el área superfi cial de un líquido; es igual a la presión externa. El calor molar de vaporiza-
las fuerzas intermoleculares grandes conducen a una mayor ción de un líquido, es decir, la energía necesaria para eva-
tensión superfi cial. porar un mol del líquido, se puede determinar al medir la
7. La viscosidad es una medida de la resistencia de un líquido presión de vapor del líquido en función de la temperatura y
a fl uir; esta propiedad disminuye con el aumento de tempe- con la ecuación de Clausius-Clapeyron [ecuación (11.2)].
ratura. El calor molar de fusión de un sólido es la energía necesa-
8. Las moléculas de agua en el estado sólido forman una red ria para fundir un mol del sólido.
tridimensional en la que cada átomo de oxígeno está unido 15. Para cada sustancia hay una temperatura, denominada tem-
por enlaces covalentes a dos átomos de hidrógeno, así como peratura crítica, por arriba de la cual no es posible licuar su
a otros por enlaces de hidrógeno. Esta estructura única fase gaseosa.
explica por qué el hielo es menos denso que el agua líquida, 16. Las relaciones entre las fases de una sola sustancia se
propiedad que permite la supervivencia de los seres vivos representan mediante un diagrama de fases, donde cada
bajo el hielo en estanques y lagos en los climas fríos. región representa una fase pura, y los límites entre las
9. El agua se encuentra también idealmente ubicada por su regiones muestran las temperaturas y presiones a las cuales
papel ecológico gracias a su alto calor específi co, otra pro- dos fases están en equilibrio. En el punto triple, las tres
piedad que le imparten los fuertes enlaces de hidrógeno. fases están en equilibrio.