GasesLquidosSlidos Condensacin H0vap = 40.7 kJ/molVaporizacin H0vap= 40.7 kJ/mol Congelamiento H0fus = 6.02 kJ/molFusin H0fus = 6.02 kJ/molSublimacinDepositacinDepositacinSublimacin H0subH0sub

Fig. 12.5El efecto de la temperatura sobre la distribucin de las velocidades moleculares en un lquidoMolculas movindosebastante rpido paravaporizar a T1 y T2Fraccin de molculas con una velocidad dadaVelocidadEnerga cintica necesaria para sobrepasarlas fuerzas intermoleculares en el lquido

Fig. 12.6Presin de vapor como una funcin de la temperatura y las fuerzas intermoleculares

DietilTemperatura (C)Presin de vapor (torr) EtanolAgua ter

Fig. 12.7Relacinpresin devapor-temperatura Dietilter Agua

Fig. 12.8Sublimacin del yodo

Fig. 12.11Tendencias peridicas en los radios de van der Waals y covalente (en pm)

Comparacin de las energas asociadas con las fuerzas de enlace (intramoleculares) y las fuerzas intermolecularesFuerza Modelo Bases de la Energa Ejemplo atraccin (kJ/mol)Tabla 12.2 (pg. 443)Catin-anin

Ncleos; par e- compartidoCationes; electrones deslocalizados400-4 000

150-1 100

75-1 000NaCl

HH

FeIntramolecularInico

Covalente

Metlico

Comparacin de las energas asociadas con las fuerzas de enlace (intramoleculares) y las fuerzas intermolecularesFuerza Modelo Bases de la Energa Ejemplo atraccin (kJ/mol)Tabla 12.2 (pg. 443)IntermolecularIon-dipoloEnlace por puente de hidrgenoDipolo-dipoloIon-dipolo inducidoDipolo-dipolo inducidoDispersin (London)Carga inica carga dipolarEnlace polar de H; carga dipolar (altas EN de N, O, F)Cargas dipolaresCarga inica; nube de e- polarizableCarga dipolar; nube de e- polarizableNubes de e- polarizables40-600

10-40

5-253-15

2-10

0.05-40

Fig. 12.12SlidoOrientacin de molculas polarespor las fuerzas dipolo-dipoloLquido

Fig. 12.13Momento dipolar y punto de ebullicinMomento dipolar (D x 100)Punto de ebullicin (K) Propano Dimetil ter Cloruro de metilo Acetaldehdo Acetonitrilo

Intensidad relativa de las fuerzas intermolecularesFuerzas ion - ion Fuerzas de atraccin ms fuertes

Fuerzas ion - dipolo

Fuerzas dipolo - dipolo

Fuerzas ion dipolo inducido

Fuerzas dipolo dipolo inducido

Fuerzas de dispersin (London) Fuerzas de atraccin ms dbiles

Dibujo de los enlaces por puente de hidrgeno entre molculas - IProblema: En cul de las siguientes molculas hay enlaces por puentes de hidrgeno? Dibuje los enlaces por puente de hidrgeno segn sea adecuado en las molculas. a) C3H8 b) C2H5OH c) Glicina: H2NCH2COOHPlan: Examinemos cada estructura para ver si estn presentes F, N u O, y si hay hidrgenos unidos a stos.Solucin:a) En C3H8 slo se forman enlaces C-C y C-H. No se forma ningn enlace por puente de hidrgeno!CCCHHHHHHHHb) en C2H5OH, el hidrgeno se une en forma covalente con el oxgeno, con el par de electrones en el oxgeno de otra molcula con un fuerte enlace por puente de hidrgeno, la molcula tambin puede enlazarse por puentes de hidrgeno con molculas de agua.

Dibujo de los puentes de hidrgeno - IICCCCOOHHHHHHHHHHHHHHCCCCCCNNNOOOOOOHHHHHHHHHHHHHHHCCHHHHOOHHc) Glicina:b) continuacin:

Fig. 12.14Enlace por puente de hidrgeno y punto de ebullicinPeriodoPunto de ebullicin CGrupoGrupoGrupoGrupo

Fig. 12.15Enlace covalente y enlace por puente de hidrgeno en la estructura del cido desoxirribonucleico (ADN)

Fig. 12.16Fuerzas de dispersin entre molculas no polares

Fig. 12.17Masa molar y punto de ebullicinAumento en la magnitud de las fuerzas de dispersinSustancia Modelo Masa Molar Punto ebullicion (k)

Fig. 12.18Forma molecular y punto de ebullicinn-pentano, pe = 36.1CNeopentano, pe = 9.5C

Prediccin del tipo y magnitud relativa de las fuerzas intermoleculares - IProblema: Identificar la fuerza intermolecular dominante presente encada una de las siguientes sustancias, y seleccionar la sustancia con elmayor punto de ebullicin en cada par. a) NCl3 BeF2 b) CH3Cl CH3OH c) CH3CH2OH C2H4(OH)2 d) Butano, C4H10 Ciclobutano, C4H8Plan: Al examinar las frmulas y estructuras identificamos una diferencia importante entre los miembros de cada par para determinarlos tipos de fuerzas. Hay iones? Las molculas son polares o nopolares? Est el F, O N unido al H? Las molculas tienen diferentesmasas y formas? Los siguientes puntos son importantes: a) Las fuerzas de enlace son ms fuertes que las intermoleculares. b) El enlace del hidrgeno es un tipo fuerte de fuerza dipolo-dipolo. c) Las fuerzas de dispersin son decisivas cuando la principal diferencia es la masa molar o la forma molecular.

Prediccin del tipo y magnitud relativa de las fuerzas intermoleculares - IISolucin:a) El BeF2 (MM=47.01g/mol) consiste en iones Be2+ y F -, que se mantienen unidos por fuerzas de los enlaces inicos; NCl3 (MM=120.36g/mol) consiste en molculas polares, donde estn presentes las fuerzas dipolo-dipolo intermoleculares. Como las fuerzas en BeF2 son mayores, tiene un punto de fusin mayor.b) CH3Cl (MM=50.48g/mol) y CH3OH son molculas polares, CH3OH (MM=32.04g/mol) tiene un enlace O-H, y puede formar enlacesde puentes de hidrgeno, que son ms intensos que las fuerzas dipoloque existen entre las molculas de CH3Cl, de modo que el CH3OH tendr mayor punto de ebullicin.c) El CH3CH2OH (alcohol etlico, MM=46.07g/mol) y HOCH2CH2OH (etilen glicol, MM=64.07g/mol)) contienen el grupo O-H, y son alcoholes, pero el etilen glicol es un alcohol di-hidroxi y puede tener doble enlace por puente de hidrgeno consigo mismo, de modo quetendr el mayor punto de ebullicin.

Prediccin del tipo y magnitud relativa de las fuerzas intermoleculares - IIId) El butano ( C4H10, MM=58.12g/mol) y ciclobutano ( C4H8, MM=56.10g/mol) son molculas no polares y tienen la mismamasa molecular. Las molculas cilndricas del butano hacen menoscontacto intermolecular que las molculas tipo disco del ciclobutano,de modo que el ciclobutano debe tener mayor fuerza de dispersin y mayor punto de ebullicin.

Revisin:a) BeF2 (pf=8000C) y NCl3 (pf

Fig. 12.19Las bases moleculares de la tensin superficial

Tensin superficial y fuerzas entre partculas Tensin superficialSustancia Frmula (J/m2) a 20C Fuerza(s) principal(es) Dietil ter CH3CH2OCH2CH3 1.7 x 10 -2 Dipolo-Dipolo, dispersin

Etanol CH3CH2OH 2.3 x 10 -2 Enlace por puente de hidrgeno

Butanol CH3CH2CH2CH2OH 2.5 x 10 -2 Enlace por puente de dispersin

Agua H2O 7.3 x 10 -2 Enlace por puente de hidrgeno

Mercurio Hg 48 x 10 -2 Enlace metlicoTabla 12.3 (p. 441)

Forma del menisco en el agua o el mercurio en vidrioFig. 12.20

Viscosidad del agua a diferentes temperaturasTemperatura (C) Viscosidad (N s/m2)*20 1.00 x 10-3

40 0.65 x 10-3

60 0.47 x 10-3

80 0.35 x 10-3* Las unidades de viscosidad son Newton-segundo por metro cuadrado.Tabla 12.4 (p. 442)

Propiedades de los lquidosLas gotas de lquido en poca o ninguna gravedad forman gotas esfricas.

Una araa camina sobre el agua repartiendo su peso en sus mltiples patas para no rebasar la tensin superficial.

El agua en una hoja cerosa forma gotitas puesto que los enlaces de los puentes de H entre las molculas de agua son ms fuertes que las fuerzas dipolo-dipolo inducido entre el agua y la hoja hidrofbica.

La accin capilar ocurre entre el agua y la toalla cuando sta seca el agua y deja su piel seca.

Bolgrafo intercambios de fuerzas entre las fuerzas adhesivas y las fuerzascohesivas entre la tinta y la esfera, as como entre la tinta y la celulosa delpapel.

Aceite para motor los aditivos cambian la forma de las esferas compactasa bajas temperaturas en molculas grandes a altas temperaturas.

El enlace porpuente de H,habilidad de lamolcula de aguaFig. 12.21

Fig. 12.23AEstructura del hielo con espacios abiertos que le dan una densidad menor que la del agua.La estructurahexagonaldel hielo

Fig. 12.25Las propiedades macroscpicas del agua y sus races atmicas y moleculares

Fig. 12.27La red cristalina y la celda unitariaPuntoreticularCelda unitariaCelda unitariaPorcin de la red en 3-DPorcin de la red en 2-D

Cbica simpleFig. 12.28ANmero de coordinacin = 6Cbica simpletomos/celda unitaria1/8 tomos en8 esquinasNmero de coordinacin = 6

Cbica centrada en el cuerpoFig. 12.28BNmero de coordinacin = 8Cbica centrada en el cuerpotomos/celda unitaria1/8 tomos en8 esquinas1 tomo al centro

Cbica centrada en las carasFig. 12.28C1/8 tomos en8 esquinas1/2 tomo enlas 6 carasNmero de coordinacin = 12Cbica centrada en las carastomos/celda unitaria

Fig. 12.29Empaquetamiento de esferas Parte 1Cbica simpleCbica centrada en el cuerpo

Determinacin del radio atmico a partir de la estructrua cristalina - IProblema: El bario es el metal alcalinotrreo no radioactivo ms grande, tiene una celda unitaria cbica centrada en el cuerpo y una densidad de 3.62g/cm3. Cul es el radio atmico del bario? (El volumen de una esfera es V = 4/3r3.) Plan: Como un tomo es esfrico, podemos encontrar su radio a partir de su volumen. A partir de su densidad (masa/volumen) y la masa molar (masa/mol), podemos encontrar el volumen/mol del metal Ba. Puesto que cristaliza en la estructura cbica centrada en el cuerpo, 68% de este volumen es ocupado por un mol de tomos de Ba. Al dividir entre el nmero de Avogadro obtenemos el volumen del tomo de Ba, a partir del cual encontraremos el radio.Solucin: Combinacin de los pasos (1-3) para encontrar el volumen de 1 mol de Ba metlico:Volumen/mol de tomos Ba = = 1densidadxM 1 cm33.62 g Bax137.3 g Ba 1 mol Ba= 37.9 cm3/mol Ba

Bosquejo del clculoEncuentra el recproco y multiplcalo por (g/mol)Multiplica por la eficiencia de empaquetamientoDivide entre elNmero de AvogadroV= 4/3r3

Determinacin del radio atmico a partir de la estructura cristalina - IIEncontrar el volumen de 1 mol de tomos de Ba:Vol./mol de tomos de Ba = vol./mol Ba x eficiencia empaquetamiento= 37.9 cm3 / mol Ba x 0.68 = 26 cm3/mol tomos BaEncontrar el volumen de un tomo Ba:Volumen/tomo Ba = 26 cm31 mol tomos Bax 1 mol tomos Ba6.022 x 1023 tomos Ba= 4.3 x 10 - 23 cm3/tomos BaEncontrar el radio atmico de Ba a partir del volumen de una esfera:V de tomos Ba = 4/3r3 y r3 =3V4r = = = 2.2 x 10 - 8 cm 3V433(4.3 x 10 - 23cm3)4 x 3.14

Difraccin de rayos Z para cristales planosFig. 12.ARayos X incidentesRayos X difractados en fase, producen una manchaHaz sin difractarCapa de partculas 2Capa de partculas 1

Empaquetamiento cbico compacto de argn congeladoFig. 12.30

Empaquetamiento cbico compacto del metano congeladoFig. 12.31

Fig. 12.32 Cara Estructura cbica centrada Nmero de coordinacin = 6Ejemplos de compuestos son : NaCl, LiBr, RbCl, SrS, CaSLa estructura del cloruro de sodioCelda unitaria NaClCelda unitaria NaCl

Fig. 12.32 Cara Estructura cbica centrada Nmero de coordinacin = 6Ejemplos de compuestos son : NaCl, LiBr, RbCl, SrS, CaSLa estructura del cloruro de sodioCelda unitaria NaClCelda unitaria NaCl

Fig. 12.33 La estructura de la blenda del zinc

Fig. 12.34La estructura de la fluorita

Fig. 12.35Estructuras cristalinas de metales

Tabla 12.6 (p. 465)

Crystalline and Amorphous Silicon DioxideCristobalita, una de las formascristalinas del dixido de silicio, muestra empaquetamiento cbico compacto.El vidrio fabricado de dixido de silicio muestra la estructura amorfa desorientada.Fig. 12.36El dixido de silicio amorfo y cristalino

Fig. 12.37La banda de los orbitales moleculares en el metalBanda de orbitales molecularesNmero de orbitales atmicos interactuantesEnergaBANDA DE VALENCIABANDA DE CONDUCCINOrbitales vacosOrbitalesOcupa-dos

Fig. 12.38

Fig. 12.40Semiconductores dopadosCristal de silicio puroDopaje tipo-p con galioDopaje tipo-n confsforoEnergaEnergaEnergaEspacio energ-ticoEspacio energ-ticoEspacio energ-tico

Fig. 12.41

Fig. 12.42r

Fig. 12.43Estructuras de dos molculas tpicas de cristal lquido

Fig. 12.44Los tres tipos comunes de fases de cristal lquidoNemticaColestricaEsmctica

Fig. 12.45Pantalla esquemtica de un cristal lquido (PCL)PolarizadorPlaca superiorCapa LCPlaca inferiorPolarizadorEspejoCorriente encendidaMolculas alineadas, luz bloqueada, regin oscuraCorriente apagadaMolculas no alineadas, pasa la luz, regin brillante

Algunos usos de nuevas cermicas y mezclas cermicasCermica AplicacionesSiC, Si3N4, TiB2, Al2O3 Patillas (fibras) para reforzar Al y otras cermicas Si3N4 Partes de mquinas automotrices, rotores de turbina para automviles turbo; unidades de sensor electrnicoSi3N4, BN, Al2O3 Soportes o materiales recubiertos (como aislantes) en los microchips electrnicosSiC, Si3N4, TiB2, ZrO2 Herramientas de corte, sacapuntas afilados (como Al2O3, BN cubiertas y aparatos completos), tijeras, herramientas quirrgicas, diamante industrialBN, SiC Fibras de reforzamiento de blindaje (como en compuesto Kevlar)ZrO2, Al2O3 Implantes quirrgicos (unin de cadera y rodilla)Tabla 12.7 (p. 467)

Fig. 12.47Celdas unitarias de algunos materiales cermicos nuevosCarburo de silicioBN cbico (borazn)