Fundamentos de las Propiedades Físicas y Fuerzas Intermoleculares en la Materia Líquida

Propiedades Fundamentales de los Líquidos

Viscosidad

La viscosidad es la resistencia de los líquidos a fluir. Se relaciona inversamente con la fluidez:

• Si aumenta la viscosidad, disminuye la fluidez.
• Si aumenta la temperatura, disminuye la viscosidad.

Volatilidad y Vaporización

Se denomina volátil al líquido que posee una alta presión de vapor a temperatura ambiente (aproximadamente 25 °C).

Cambio de Fase: Vaporización

Cuando a un líquido se le suministra energía suficiente, ocurre un cambio de fase de líquido a vapor. Este proceso se denomina vaporización.

Mecanismos de Vaporización

La vaporización puede ocurrir por dos mecanismos principales:

1. Ebullición: Ocurre a una temperatura y presión determinadas, en cualquier tipo de sistema. Se forman burbujas desde el interior hacia la superficie del líquido.
2. Evaporación: Ocurre a cualquier temperatura y presión, solamente en sistemas abiertos, en la superficie del líquido.

Punto de Ebullición

Existe el punto de ebullición y el punto de ebullición normal (que ocurre cuando la presión externa es de 1 atm = 760 Torr = 760 mmHg).

Presión de Vapor

A medida que aumenta la temperatura sobre el líquido (dentro de un sistema cerrado), se concentra vapor. Este vapor ejerce una fuerza sobre la superficie del líquido. A esta fuerza la llamaremos presión de vapor ($ ext{P}_{ ext{v}}$), es decir, la presión que ejerce el vapor sobre el líquido cuando están en equilibrio.

Esta presión de vapor se mide en un sistema cerrado y a una temperatura determinada. Es importante mencionar que la presión depende de dos factores:

• La temperatura ($ ext{P}_{ ext{v}} = f(T)$).
• La naturaleza o composición del líquido.

Si un líquido es poco volátil, no se evaporará rápidamente a temperatura ambiente. Las temperaturas de ebullición se conocen como "puntos de ebullición", ya que su valor depende de la presión externa.

Fuerzas Intermoleculares

Dipolos Instantáneos (Fuerzas de Dispersión de London)

En el caso de las moléculas apolares, pueden generarse dipolos instantáneos, que cambian constantemente debido al movimiento de los electrones. Los electrones se agrupan momentáneamente en un lado de la molécula, produciendo dipolos negativos y positivos breves e instantáneos. La aparición de estos dipolos instantáneos en una molécula induce la formación de dipolos en las moléculas vecinas.

Puentes de Hidrógeno

Los puentes de hidrógeno constituyen la fuerza intermolecular más intensa. Es un tipo de interacción dipolo-dipolo, por lo tanto, ocurre entre moléculas polares.

Para que se produzca esta interacción, la molécula debe presentar hidrógeno unido covalentemente a un átomo altamente electronegativo como: oxígeno ($ ext{O}$), flúor ($ ext{F}$) o nitrógeno ($ ext{N}$).

Fuerzas Ion-Dipolo

Son atracciones que se producen entre los iones de un compuesto iónico y los dipolos de una molécula polar:

• Los cationes son atraídos por el polo negativo de la molécula polar.
• Los aniones son atraídos por el extremo positivo de la misma molécula.

Los iones se solvatan, es decir, se rodean de las partículas del solvente. Si el solvente es el agua, se dice que los iones se hidratan.

Clasificación de las Propiedades de los Líquidos según el Nivel de Estudio

Para estudiar la materia, existen niveles de observación: macro, micro y corpuscular.

Nivel Macroscópico

En el N. macro, estudiamos aquellas propiedades que se observan a simple vista. Estas propiedades dependen de las fuerzas intra e intermoleculares.

Estados de la Materia (Propiedades Macroscópicas)

• Estado Sólido: Tienen volumen y forma propios; no tienen fluidez y generalmente tampoco compresibilidad.
• Estado Líquido: Tienen volumen propio; no tienen forma propia; tienen fluidez y su compresibilidad es intermedia.
• Estado Gaseoso: No tienen ni volumen ni forma propios; pero sí tienen fluidez y compresibilidad.