fuerza de atracción entre moleculas

Las fuerzas intermoleculares son el conjunto de fuerzas atractivas y repulsivas que se producen entre las moléculas como consecuencia de la polaridad que poseen las moléculas. Aunque son considerablemente más débiles que los enlaces ionicos covalentes y metalicos Las principales fuerzas intermoleculares son:

• El enlace de hidrógeno (antiguamente conocido como puente de hidrogeno)
• Lasfuerzas de van der waals, que podemos clasificar a su vez en:
  • Dipolo - Dipolo.
  • Dipolo - Dipolo inducido.
  • Fuerzas de dispersión de London.

• Las atracciones moleculares son más débiles que los enlaces covalentes porque no son el resultado de compartir pares de electrones entre átomos; es decir, son interacciones no covalentes: fuerzas de atracción que no son enlaces iónicos y que son diferentes de los enlaces covalentes. Las interacciones no covalentes entre moléculas (fuerzas intermoleculares) explican el punto de fusión, el punto de ebullición y otras propiedades de las sustancias que no son iónicas. Las interacciones no covalentes entre diferentes partes de una molécula grande (fuerzas intramoleculares) mantienen las moléculas de importancia biológica con la forma exacta que requieren para desempeñar sus funciones. Por ejemplo, un gran número de interacciones no covalentes entre las cadenas de ADN establecen la estructura de doble hélice de esta molécula de gran tamaño. Sin embargo, las interacciones no covalentes individuales dentro del ADN son bastante débiles como para que sean vencidas en condiciones fisiológicas, lo cual hace posible la separación de las dos cadenas del ADN para copiarlos.

líquidos y solidos

LIQUIDOS

El estado líquido es un estado de agregación de la materia intermedio entre el estado solido y el estado gaseoso. Las moleculas de los líquidos no están tan próximas como las de los sólidos, pero están menos separadas que las de los gases. Las moléculas en el estado líquido ocupan posiciones al azar que varían con el tiempo. Las distancias intermoleculares son constantes dentro de un estrecho margen. En algunos líquidos, las moléculas tienen una orientación preferente, lo que hace que el líquido presente propiedades anisotropas (propiedades, como el indice de refacción , que varían según la dirección dentro del material).

Los líquidos presentan tencion superficial y capilaridad, generalmente se dilatan cuando se incrementa su temperatura y pierden volumen cuando se enfrían, aunque sometidos a compresión su volumen es muy poco variable a diferencia de lo que sucede con otros fluidos como los gases. Los objetos inmersos en algún líquido están sujetos a un fenómeno conocido como flotabilidad

Forma de los líquidos

Su forma es esfericasi sobre él no actúa ninguna fuerza externa. Por ejemplo, una gota de agua en caída libre toma la forma esférica.¹

Como fluido sujeto a la fuerza de la gravedad la forma de un líquido queda definida por su contenedor. En un líquido en reposo sujeto a la gravedad en cualquier punto de su seno existe una presión de igual magnitud hacia todos los lados, tal como establece el principio de pascal. Si un líquido se encuentra en reposo, la persion hidrostatica en cualquier punto del mismo viene dada por:

Donde  es la densidad del líquido,  es la gravedad (9,8 m/s²) y  es la distancia del punto considerado a la superficie libre del líquido en reposo. En un fluido en movimiento la presión no necesariamente es isótropa, porque a la presión hidrostática se suma la presion hidrodinamica que depende de la velocidad del fluido en cada punto.

Cambios de estado

En condiciones apropiadas de temperatura y presión, la mayoría de las sustancias pueden existir en estado líquido. Cuando un líquido sobrepasa su punto de ebullición cambia su estado a gaseoso, y cuando alcanza su punto de congelacion cambia a solido. Aunque a presion atmosferica, sin embargo, algunos sólidos se sublimanal calentarse; es decir, pasan directamente del estado sólido al estado gaseoso (véase evaporacion). La densidad de los líquidos suele ser algo menor que la densidad de la misma sustancia en estado sólido. Algunas sustancias, como el agua, son más densas en estado líquido.

Por medio de la destilacion fraccionada, los líquidos pueden separarse de entre sí al evaporarse cada uno al alcanzar sus respectivos puntos de ebullicion. La cohesión entre las moleculas de un líquido no es lo suficientemente fuerte por lo que las moléculas superficiales se pueden evaporar.

SÓLIDOS

Un cuerpo sólido es uno de los cuatro estado de la agregación de la materia (siendo los otrosgas, liquido, plasma y el bose-einstein), se caracteriza porque opone resistencia a cambios de forma y de volumen. Sus partículas se encuentran juntas y correctamente ordenadas. Las moléculas de un sólido tienen una gran cohesión y adoptan formas bien definidas. Existen varias disciplinas que estudian los sólidos:

• La fisica del estado solido estudia de manera experimental y teórica la materia condensada, es decir, de liquidos y sólidos que contengan más de 10¹⁹ átomos en contacto entre sí¹
• La mecánica de solidos deformables estudia propiedades microscópicas desde la perspectiva de la mecanica de medios continuos (tensión, deformación, magnitudes termodinámicas, &c.) e ignora la estructura atómica interna porque para cierto tipo de problemas esta no es relevante.
• Laciencia de los materiales se ocupa principalmente de propiedades de los sólidos como estructura y transformaciones de fase.
• Laquimica del estdo solido se especializa en la síntesis de nuevos materiales.

Manteniendo constante la presion a baja temperatura los cuerpos se presentan en forma sólida y encontrándose entrelazados formando generalmente estructuras cristalinas. Esto confiere al cuerpo la capacidad de soportar fuerzas sin deformación aparente. Son, por tanto, agregados generalmente rígidos, incompresibles (que no pueden ser comprimidos), duros y resistentes. Poseen volumen constante y no se difunden, ya que no pueden desplazarse.

El sólido más ligero conocido es un material artificial el aerogel con una densidad de 3 mg/cm³ ó 3 kg/m³, el vidrio que tiene una densidad de 1,9 g/cm³, mientras que el más denso es un metal, el osmio (Os), que tiene una densidad de 22,6 g/cm³

propiedades intensivas de los solidos

• Elasticidad: Un sólido no recupera su forma original cuando es deformado. Un resorte es un objeto en que podemos observar esta propiedad ya que vuelve a su forma original.
• Fragilidad: Un sólido puede romperse en muchos fragmentos (quebradizo).
• Dureza: hay sólidos que no pueden ser rayados por otros más blandos. El diamante es un sólido con dureza elevada.
• Forma definida: Tienen forma definida, son relativamente rígidos y no fluyen como lo hacen los gases y los líquidos, excepto bajo presiones extremas del medio.
• Volumen definido: Debido a que tienen una forma definida, su volumen también es constante.
• Alta densidad: Los sólidos tienen densidades relativamente altas debido a la cercanía de sus moléculas por eso se dice que son más “pesados”
• Flotación: Algunos sólidos cumplen con esta propiedad, solo si su densidad es menor a la del líquido en el cual se coloca.
• Inercia: es la dificultad o resistencia que opone un sistema físico o un sistema social a posibles cambios, en el caso de los sólidos pone resistencia a cambiar su estado de reposo.
• Tenacidad: En ciencia de los Materiales la tenacidad es la resistencia que opone un material a que se propaguen fisuras o grietas.
• Maleabilidad: Es la propiedad de la materia, que presentan los cuerpos a ser labrados por deformación. La maleabilidad permite la obtención de delgadas láminas de material sin que éste se rompa, teniendo en común que no existe ningún método para cuantificarlas.
• Ductilidad: La ductilidad se refiere a la propiedad de los sólidos de poder obtener hilos de ellas

• Sólidos de red covalente

  
  

  Un sólido de red covalente consiste en un conjunto de átomos mantenidos juntos por una red de enlaces covalentes (pares de electrones compartidos entre átomos de similar electronegatividad), y de ahí que puedan ser considerados como una sola gran molécula.El ejemplo clásico es el diamante otros ejemplos incluyen el silicio, el cuarzo y el grafito

  
  

  Típicamente, los sólidos de red covalente tienen una gran fuerza, un gran módulo elástico, y un elevado punto de fusion. Su fuerza, rigidez, y alto punto de fusión son consecuencia de la fuerza y rigidez del enlace covalente que los mantiene unidos. También son característicamente quebradizos, debido a que la naturaleza direccional de los enlaces covalentes resiste fuertemente los movimientos asociados con el flujo plástico, y son, en efecto, rotos cuando ocurre dicho tipo de movimientos. Esta propiedad resulta en la fragilidad, por razones estudiadas en el campo de la mecanica de fractura. Los sólidos de red covalente varían en su comportamiento desde aislantes hasta semiconductores, dependiendo del tamaño de la banda prohibidadel material

  
  

  

  
  

  Sólidos iónicos

  
  

  
  

  Un solido ionico estándar consiste de átomos que se mantienen juntos por enlaces ionicos, esto es, por la atracción electrostática de cargas opuestas (el resultado de la transferencia de electrones del átomo de menor electronegatividad al de mayor electronegatividad). Entre los sólidos iónicos están los compuestos formados por metales alcalinos y metales alcalinoterreros, en combinación con halógenos; un ejemplo clásico es la sal de mesa,cloruro de sodio

  
  

  Típicamente, los sólidos iónicos son de una fuerza intermedia, y son extremadamente quebradizos. Los puntos de fusión son moderadamente altos, pero algunas combinaciones de cationes y aniones moleculares producen un liquido ionico con un punto de fusión inferior a la temperatura ambiental. En todos los casos, las presiones de vapor son extraordinariamente bajas; esto es consecuencia de la gran energía requerida para mover una carga (o par de cargas) de un medio iónico hacia el espacio libre. Los sólidos iónicos tienen bandas prohibidas muy grandes, de ahí que sean aislantes.

  
  

  

  
  

  Sólidos metálicos

  
  

  
  

  Los solidos metalicos se mantienen unidos por una alta densidad de electrones deslocalizados, compartidos, lo que resulta en un"enlace metalico. Los ejemplos clásicos son los metales tales como el cobre y el aluminio, pero algunos materiales son metales en un sentido electrónico, pero tienen un enlace metálico despreciable en un sentido mecánico o termodinámico (ver formas intermedias).

  
  

  Los sólidos con enlace metálico puro son dúctiles y, en su forma pura, tienen una fuerza baja; sus puntos de fusión son variables (dependiendo del metal, el mercurio se funde a -39 °C). Estas propiedades son consecuencia de la naturaleza no direccional y no polar del enlace metálico, en el que los planos de átomos pueden deslizarse uno sobre otro, sin perturbar las interacciones con el mar circundante de electrones deslocalizados. La mayor fuerza puede ser debida a la interferencia con las dislocaciones que median en las transformaciones plásticas. Más aún, algunos metales de transición exhiben enlace direccional, además de enlace metálico; esto incrementa la fuerza "shear" y reduce la ductilidad. Los sólidos metálicos no tienen, por definición, banda prohibida en el nivel de formi, de ahí que sean conductores.

  
  

  

  
  

  Sólidos moleculares

  
  

  Un solido molecular clásico consiste de pequeñas moléculas covalentes no polares, y es mantenido junto por fuerzas de dispercion de london; un ejemplo clásico es la cera de parafina. Estas fuerzas son débiles, y resultan en unas energías de enlace entre pares en el orden de 1/100 de los enlaces covalentes, iónicos, y metálicos. Las energías de enlace tienden a incrementarse con el incremento del tamaño molecular y la polaridad (ver formas inmediatas).

  
  

  
  

  
  

  

  
  

  Sólidos amorfos

  
  

  
  

  En un solido amorfo las partículas que conforman el sólido carecen de una estructura ordenada. Estos sólidos carecen de formas y caras bien definidas. Esta clasificación contrasta con la de solidos cristalinos, cuyos atomos están dispuestos de manera regular y ordenada formando redes cristalinas.

  
  

  Muchos sólidos amorfos son mezclas de moleculas que no se pueden apilar bien. Casi todos los demás se componen de moléculas grandes y complejas. Entre los sólidos amorfos más conocidos destaca el vidrio.

  
  

  
  

  
  

estado plasma y superfluidos

ESTADO PLASMATICO

El plasma es un gas ionizado, es decir que los átomos que lo componen se han separado de algunos de sus electrones. De esta forma el plasma es un estado parecido al gas pero compuesto por aniones y cationes (iones con carga negativa y positiva, respectivamente), separados entre sí y libres, por eso es un excelente conductor. Un ejemplo muy claro es elsol.

En la baja atmosfera terrestre, cualquier átomo que pierde un electron (cuando es alcanzado por una partícula cósmica rápida) se dice que está ionizado. Pero a altas temperaturas es muy diferente. Cuanto más caliente está el gas, más rápido se mueven sus moleculas y atomos , (ley de los gases ideales) y a muy altas temperaturas las colisiones entre estos átomos, moviéndose muy rápido, son suficientemente violentas para liberar los electrones. En la atmósfera solar, una gran parte de los átomos están permanentemente «ionizados» por estas colisiones y el gas se comporta como un plasma.

A diferencia de los gases fríos (por ejemplo, el aire a temperatura ambiente), los plasmas conducen la electricidad y son fuertemente influidos por los campos magnéticos. La lámpara fluorescente, contiene plasma (su componente principal es vapor de mercurio) que calienta y agita la electricidad, mediante la línea de fuerza a la que está conectada la lámpara. La línea, positivo eléctricamente un extremo y negativo, causa que los iones positivos se aceleren hacia el extremo negativo, y que los electrones negativos vayan hacia el extremo positivo. Las partículas aceleradas ganan energía, colisionan con los átomos, expulsan electrones adicionales y mantienen el plasma, aunque se recombinen partículas. Las colisiones también hacen que los átomos emitan luz y esta forma de luz es más eficiente que las lámparas tradicionales. Los letreros de neón y las luces urbanas funcionan por un principio similar y también se usaron en electrónicas.

SUPERFLUIDO

El superfluido es un estado de la materia caracterizado por la ausencia total de viscosidad  (lo cual lo diferencia de una sustancia muy fluida, la cual tendría una viscosidad próxima a cero, pero no exactamente igual a cero), de manera que, en un circuito cerrado, fluiría interminablemente sinfriccion. Fue descubierta en 1937 por pyotr leonidovich kapitsa, jhon f allen  y Don misener, y a su estudio se lo llama hidrodinamica cuántica.

Es un fenómeno físico que tiene lugar a muy bajas temperatura, cerca del cero absoluto, límite en el que cesa toda actividad. Un inconveniente es que casi todos los elementos se congelan a esas temperaturas. Pero hay una excepción: el helio, Existen dos isotopos estables del helio, el helio-4 (que es muy común) y el helio-3 (que es raro) y se produce en la desintegración beta del tritio en reactores nucleares. También se encuentra en la superficie de la luna, arrastrado hasta allí por el viento solar.

Los dos isótopos se comportan de modos muy diferentes, lo cual sirve para examinar los efectos de las dos estadísticas cuánticas, la estadistica de fermi-dirac, a la que obedecen las partículas de espin semi-entero, y la estadistica de bose-einstein, seguida por las partículas de espín entero.

propiedades de los gases

1.- Los gases estan constituídos por pequeñas partículas que estan separadas por distancias mucho mayores que sus propias dimensiones. Las partículas pueden considerarse como "puntos" es decir, poseen masa pero tienen un volumen despreciable comparado con el volumen que los contiene.

2.- Debido a que las partículas de gas permanecen separadas, entre ellas no existe ninguna fuerza de atracción o repulsión significativa y puede considerarse que se comportan como masas muy pequeñas.

3.- Las partículas de gas están en continuo movimiento en dirección aleatoria y con frecuencia chocan unas con otras. Las colisiones entre las partículas son perfectamente elásticas, es decir, la energía se transfiere de una partícula a otra por efecto de las colisiones; sin embargo, la energía total de todas las partículas del sistema permanece inalterada.

4.- La energía cinética promedio de las partículas es proporcional a la temperatura del gas (en Kelvin), la energía cinética promedio de una partícula está dada por:

Ec = ½ mv2    

Donde:

Ec = Energía Cinética.

m = Masa de la partícula

v= Velocidad de la particula.

ecuaciones del comportamiento de los gases

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• - Leyes de los gases ideales Ecuación general de los gases ideales V= nk3 Tk2 PV= nk3 Tk2 P PV= nT k1k2k3 R R: constante universal de los gases ideales PV=nTR k1 P k1 P
• - Leyes de los gases ideales Ecuación general de los gases ideales PV=nTR ¿Cuál es el valor de R? A 0 ºC y 1 atm, 1 mol de cualquier gas ocupa un volumen de 22,4 L Condiciones idénticas de temperatura y presión Cantidades iguales en moles de gas ocupan el mismo volumen 22,4L 22,4L 22,4L 22,4L 22,4L 22,4L
• - Leyes de los gases ideales Ecuación general de los gases ideales PV=nTR P = 1 atm T = 0 ºC = 273,15 K V = 22,4 L n = 1 mol
• - Difusión: proceso por el cual una sustancia se distribuye uniformemente en el espacio que la encierra o en el medio en que se encuentra. Gases diferentes tienen distintas velocidades de difusión. “ La velocidad de difusión de un gas es inversamente proporcional a la raíz cuadrada de su masa molar” (Graham 1829) Ley de Graham: difusión y efusión de los gases
• - Efusión: flujo de partículas de gas a través de orificios pequeños o poros “ La velocidad de efusión de un gas es inversamente proporcional a la raíz cuadrada de su masa molar” (Graham 1829) Ley de Graham: difusión y efusión de los gases