Universidade Federal da BahiaInstituto de Qumica
Departamento de Qumica Geral e InorgnicaQUI003/QUI029 - Qumica
SLIDOS E LQUIDOS
Prof. Elisson Andrade
Uma comparao entrelquidos e slidos
2
As propriedades fsicas das substncias entendidas em termos de teoria cinticamolecular :
Uma comparao entrelquidos e slidos
3
As foras que mantm os slidos e lquidos unidos so denominadas forasintermoleculares. (balano energtico: cintica e foras intermoleculares).
Viscosidade* Viscosidade a resistncia de um lquido em fluir.* Um lquido flui atravs do deslizamento das molculas sobre outras.* Quanto mais fortes so as foras intermoleculares, maior a
viscosidade.
Algumas propriedades dos lquidos
4
Algumas propriedades dos lquidos
Tenso superficial
5
A tenso superficial a energia necessria para aumentar a rea superficial de um lquido
As molculas volumosas (aquelas no lquido) so igualmente atradas pelas suasvizinhas.
Tenso superficialAs molculas da superfcie so atradas apenas para dentro no sentido
das molculas volumosas. Conseqentemente, as molculas da superfcie esto mais
densamente empacotadas do que as molculas volumosas.A tenso superficial a energia necessria para aumentar a rea
superficial de um lquido.As foras de coeso ligam as molculas entre si.As foras de adeso ligam as molculas a uma superfcie.
Algumas propriedades dos lquidos
6
Mudanas de fase7
Variaes de energiaacompanhado
as mudanas de fase
Sublimao: Hsub > 0 (endotrmica). Vaporizao: Hvap > 0 (endotrmica).Derretimento ou Fuso: Hfus > 0
(endotrmica).
Deposio: Hdep < 0 (exotrmica). Condensao: Hcond < 0 (exotrmica).Congelamento: Hcong < 0 (exotrmica).
Mudanas de fase8
Variaes de energia acompanhandoas mudanas de fase
Geralmente o calor de fuso (entalpia de fuso) menor do que o calor devaporizao:
mais energia gasta para separar completamente as molculas do que parasepar-las parcialmente.
Variaes de energia acompanhando as mudanas de fase
Todas as mudanas de fase so possveis sob as condies corretas.A sequncia
aquecer slido derreter aquecer lquido ferver aquecer gs
endotrmica.A sequnciaresfriar gs condensar resfriar lquido congelar resfriar
slido exotrmica.
Mudanas de fase9
Mudanas de fase10
Curvas de aquecimento
Temperatura e presso crticas
Os gases so liquefeitos sob o aumento da presso a uma temperatura.
Temperatura crtica: a temperatura mnima para liquefao de um gsutilizando presso.
Presso crtica: a presso necessria para a liquefao.
Mudanas de fase11
Temperatura e presso crticas
Mudanas de fase12
Explicando a presso de vapor no nvel molecular
Algumas das molculas na superfcie de um lquido tm energiasuficiente para escaparem da atrao do lquido volumoso.
Essas molculas se movimentam na fase gasosa.
medida que aumenta o nmero de molculas na fase gasosa, algumas das molculas atingem a superfcie e retornam ao lquido.
Aps algum tempo, a presso do gs ser constante presso de vapor.
Presso do vapor13
Explicando a presso de vapor no nvel molecular
Presso do vapor14
Explicando a presso de vapor no nvel molecular
Equilbrio termodinmico: o ponto em que tantas molculas escapam da superfcie quanto as que atingem.
A presso de vapor a presso exercida quando o lquido e o vapor esto emequilbrio dinmico.
Volatilidade, presso de vapor e temperatura Se o equilbrio nunca estabelecido, ento o lquido evapora.
As substncias volteis evaporam rapidamente.
Quanto mais alta for a temperatura, mais alta a energia cintica mdia, maisrapidamente o lquido evaporar.
Presso do vapor15
Presso do vapor16
Presso de vapor e ponto de ebulioOs lquidos entram em ebulio quando a presso externa se iguala
presso de vapor.A temperatura do ponto de ebulio aumenta medida que a presso
aumenta.
Presso do vapor17
Presso de vapor e ponto de ebulio
Duas maneiras de levar um lquido ebulio: aumentar atemperatura ou diminuir a presso. As panelas de presso operam a alta presso. A alta presso o
ponto de ebulio da gua mais alto do que a 1 atm.Conseqentemente, h uma temperatura mais alta em que acomida cozida, reduzindo o tempo necessrio de cozimento.
O ponto de ebulio normal o ponto de ebulio a 760 mmHg (1atm).
Presso do vapor18
Diagrama de fases: grfico da presso versus temperatura resumindo todos osequilbrios entre as fases.
Dada uma temperatura e uma presso, os diagramas de fases nos dizem qual faseexistir.
Qualquer combinao de temperatura e presso que no esteja em uma curvarepresenta uma fase nica.
Diagrama de fases19
Caractersticas de um diagrama de fases: Ponto triplo: temperatura e presso nas quais todas as trs fases
esto em equilbrio. Curva de vapor-presso: geralmente, medida que a presso
aumenta, a temperatura aumenta. Ponto crtico: temperatura e presso crticas para o gs. Curva de ponto de fuso: medida que a presso aumenta, a
fase slida favorecida, se o slido mais denso do que o lquido.
Ponto de fuso normal: ponto de fuso a 1 atm.
Diagrama de fases20
Diagramas de fases de H2O e CO2
Diagrama de fases21
Diagramas de fases de H2O e CO2gua:
A curva do ponto de fuso inclina para a esquerda porque o gelo menos denso do que a gua.
O ponto triplo ocorre a 0,0098C e a 4,58 mmHg. O ponto de fuso (congelamento) 0C. O ponto de ebulio normal 100C. O ponto crtico 374C e 218 atm.
Diagrama de fases22
Diagramas de fases de H2O e CO2Dixido de carbono:
O ponto triplo ocorre a -56,4C e a 5,11 atm. O ponto de sublimao normal -78,5C. (A 1 atm, o CO2
sublima, ele no funde.) O ponto crtico ocorre a 31,1C e a 73 atm.
Diagrama de fases23
Clulas unitriasSlido cristalino: arranjo definido e bem ordenado de molculas,
tomos ou ons. Os cristais tm uma estrutura ordenada, que se repete.A menor unidade que se repete em um cristal uma clula unitria.A clula unitria a menor unidade com toda a simetria de um cristal
inteiro.Uma pilha tridimensional de clulas unitrias a rede cristalina.
Estruturas dos slidos24
Estruturas dos slidos
Clula unitria
25
NaCl visto por microscpio
Clulas unitriasTrs tipos comuns de clulas unitrias.
Cbica primitiva, tomos nas extremidades de um cubo simples,cada tomo compartilhado por oito clulas unitrias.
Estruturas dos slidos26
Clulas unitriasTrs tipos comuns de clulas unitrias.
Cbica de corpo centrado (ccc), tomos nos vrtices de um cubo maisum no centro do corpo do cubo.
Os tomos das extremidades so compartilhados por oito clulasunitrias, e o tomo central est completamente incluso em umaclula unitria.
Estruturas dos slidos27
Clulas unitriasTrs tipos comuns de clulas unitrias.
Cbica de face centrada (cfc), tomos nas extremidades de um cubomais um tomo no centro de cada face do cubo.
os tomos das extremidades so compartilhados por oito clulasunitrias, e os tomos das faces so compartilhados por duas clulasunitrias.
Estruturas dos slidos28
Clulas unitrias
Estruturas dos slidos29
Estruturas dos slidos
Clulas unitrias
30
A estrutura cristalina do cloreto de sdio
Duas maneiras equivalentes de definir a clula unitria: os ons de Cl- (maiores) esto nas extremidades da clula, ou os ons de Na+ (menores) esto nas extremidades da clula.
A proporo ction-nion em uma clula unitria a mesma para ocristal. No NaCl, cada clula unitria contm o mesmo nmero deons de Na+ e de Cl-.
Observe que a clula unitria para o CaCl2 precisa de duas vezesmais ons Cl- do que ons Ca2+.
Estruturas dos slidos31
A estrutura cristalina do cloreto de sdio
Estruturas dos slidos32
A estrutura cristalina do cloreto de sdio
Estruturas dos slidos33
Empacotamento denso de esferas Os slidos tm foras intermoleculares mximas.
As molculas podem ser modeladas por esferas.
Os tomos e ons so esferas.
Os cristais moleculares so formados atravs de empacotamentodenso de molculas.
Racionalizamos a fora intermolecular mxima em um cristalatravs do empacotamento denso de esferas.
Estruturas dos slidos34
Empacotamento denso de esferas Quando as esferas so empacotadas da maneira mais densa
possvel, h pequenos espaos entre as esferas adjacentes.
Os espaos so denominados orifcios intersticiais.
Um cristal formado pela superposio de camadas de esferasdensamente empacotadas.
Existe apenas uma posio para a segunda camada de esferas.
Estruturas dos slidos35
Empacotamento denso de esferasExistem duas opes para a terceira camada de esferas:
A terceira camada fica eclipsada com a primeira (arranjoABAB). Esse chamado de empacotamento denso hexagonal(edh).
A terceira camada est em uma posio diferente em relao primeira (arranjo ABCABC). Esse chamado deempacotamento denso cbico (edc).
Estruturas dos slidos
Empacotamento denso de esferas
Estruturas dos slidos
Empacotamento denso de esferas Cada esfera cercada por 12 outras esferas (6 em um plano, 3
acima e 3 abaixo).
Nmero de coordenao: o nmero de esferas que cercadiretamente uma esfera central.
Os empacotamentos densos hexagonal e cbico so diferentes dasclulas unitrias cbicas.
Se so utilizadas esferas de tamanhos diferentes, as esferasmenores so colocadas em orifcios intersticiais.
Estruturas dos slidos
Existem quatro tipos de slidos: Moleculares (formados a partir de molculas) normalmente
macios, com pontos de ebulio baixos e condutividade ruim. Rede covalente (formada de tomos) muito duros, com pontos
de fuso muito altos e condutividade ruim. Inicos (formados de ons) duros, quebradios, com pontos de
ebulio altos e condutividade ruim. Metlicos (formados a partir de tomos de metais) macios ou
duros, pontos de ebulio altos, boa condutividade, maleveis e dcteis.
Ligaes nos slidos
Ligaes nos slidos
Slidos moleculares Foras intermoleculares: dipolo-dipolo, disperso de London e
ligaes de H.
Foras intermoleculares fracas do origem a baixos pontos defuso.
Gases e lquidos temperatura ambiente normalmente formamslidos moleculares em baixa temperatura.
O empacotamento denso de molculas importante (j que elasno so esferas regulares).
Ligaes nos slidos
Slidos covalentes tomos mantidos unidos em redes grandes.
Exemplos: diamante, grafite, quartzo (SiO2), silicone carbide (SiC) e nitrito de boro (BN).
No diamante: Cada tomo de C tem um nmero de coordenao igual a 4;
cada tomo de C tetradrico, h um arranjo tridimensional de tomos.
O diamante duro e tem um alto ponto de fuso (3550 C).
Ligaes nos slidos
Slidos covalentes
Ligaes nos slidos
Slidos covalentesNo grafite
cada tomo de C ordenado em um anel hexagonal plano; camadas de anis interconectados so sobrepostas; a distncia entre os tomos de C prxima do benzeno (1,42
versus 1,395 no benzeno); a distncia entre as camadas grande (3,41 ); Os eltrons movimentam-se em orbitais deslocalizados (bom
condutor).
Ligaes nos slidos
Slidos inicos
ons (esfricos) mantidosunidos por foraseletrostticas de atrao.
H algumas classificaessimples para tipos de redeinica.
Ligaes nos slidos
Slidos inicosA estrutura do NaCl
Cada on tem um nmero de coordenao igual a 6.Rede cbica de face centrada.A proporo ction-nion 1:1.Exemplos: LiF, KCl, AgCl e CaO.
A estrutura do CsClO Cs+ tem um nmero de coordenao igual a 8.Diferente da estrutura do NaCl (o Cs+ maior que o Na+).A proporo ction-nion 1:1.
Ligaes nos slidos
Slidos inicosEstrutura da blenda de zinco
Exemplo tpico o ZnS.Os ons de S2- adotam um arranjo cfc.Os ons de Zn2+ tm um nmero de coordenao igual a 4.Os ons de S2- so colocados em um tetraedro em volta dos ons
de Zn2+.Exemplo: CuCl.
Ligaes nos slidos
Slidos inicosEstrutura da fluorita
Exemplo tpico CaF2.Os ons de Ca2+ tem um arranjo cfc.H duas vezes mais ons de F- do que de Ca2+ em cada clula
unitria.Exemplos: BaCl2, PbF2.
Ligaes nos slidos
Slidos metlicosOs slidos metlicos tm tomos metlicos com arranjos em edh, cfc
ou ccc.O nmero de coordenao para cada tomo 8 ou 12.Problema: a ligao forte demais para a disperso de London e no
h eltrons suficientes para ligaes covalentes.Soluo: os ncleos de metal flutuam em um mar de eltrons.Os metais conduzem porque os eltrons esto deslocalizados e so
volveis.
Ligaes nos slidos
Ligaes nos slidos
Links para vdeos
LINKS Ponto triplo: https://www.youtube.com/watch?v=BLRqpJN9zeA
Empacotamento compacto hexagonal (ECH) Arranjo ABAB: https://www.youtube.com/watch?v=8hITqnUoTkQ
Empacotamento Compacto Cbico (ECC) Arranjo ABCABC: https://www.youtube.com/watch?v=L0qJzJ0HOek
Top Related