LÍQUIDOS
PROPRIEDADES
1
DENSIDADE PROPRIEDADES FÍSICAS
TENSÃO SUPERFICIAL
ESTRUTURA E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES PRESSÃO DE VAPOR
VISCOSIDADE PONTO DE EBULIÇÃO
ESTRUTURA MASSA MOLAR
SÓLIDO -GÁS
EQUILÍBRIO
LÍQUIDO-GÁS
LÍQUIDO - SÓLIDO
DIAGRAMA DE FASE PONTO CRÍTICO
2
3
SÓLIDOS - COMPACTOS
RETÍCULOS ESPACIAIS IÔNICOS
4
Propriedades dos líquidos São de difícil compressibilidade. Mantêm o seu volume. Não tem forma própria. Difundem lentamente. Evaporam de recipientes abertos.
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DENSIDADE DE LÍQUIDOS – EM GERAL SÃO MENOS DENSOS QUE OS SÓLIDOS d = m/v
H2O
Maior densidade
Menor densidade
GELO Menor densidade
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ESTRUTURA DO GELO
PONTES DE HIDROGÊNIO
V
D 7
INTERAÇÕES DE V. DER WAALS
dipolo-dipolo LONDON
δ+ H
δCl
δ+ H
δCl
PONTES DE H
H-F---H-F---H-F 8
Tensão Superficial Coesão Superficial
e
Tensão Tensão superficial
As forças coesivas entre as moléculas no interior de um líquido são compartilhadas. O aumento das forças atrativas intermoleculares na superfície é chamada tensão superficial. 9
A
B A – Forças adesivas entre o líquido e o vidro são mais fortes que as forças coesivas dentro do líquido forma o menisco (água em vidro) B – Forças coesivas são mais fortes que as adesivas - superfície é curvada para cima (mercúrio em vidro) 10
Gotas de água – esféricas na superfície de uma folha (com cera) – efeito devido à tensão superficial da água, no caso as forças coesivas entre as partículas da água são maiores que as forças adesivas água-cera.
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DIFERENTES INTERFACES: LÍQUIDO-AR
ACETONA
Água
Água em
Mercúrio
23,7 dinas/cm
73,0 dinas/cm
Plástico
em vidro
a 200 C 1 dina= 1 g cm /
s2
hidrófobo 490 dinas/cm
Mercúrio em tubo revestido com prata 12
TENSÃO SUPERFICIAL PARA LÍQUIDOS EM CONTATO COM O AR SUBSTÂNCIA
TEMPERATURA γ (10− 2 N/m)
Azeite
20
3,20
Glicerina
20
6,31
Água
60
6,62
Água
20
7,28
Água
0
7,56
Mercúrio
20
46,50 490 dinas/cm
63 dinas/cm
73dinas/cm
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APLICAÇÃO
Sabão e Detergente Ajudam a limpeza das roupas abaixando a tensão superficial da água Caminhando sobre a água Pequenos insetos tais como mosquitos podem caminhar sobre as águas Desinfetantes Os desinfetantes são usualmente soluções de tensão superficial baixas. Quebra das paredes celulares
14
APLICAÇÃO
15
APLICAÇÃO
16
APLICAÇÃO: ADIÇÃO DE DETERGENTE OU SABÃO EM ÁGUA
17
Liquidos voláteis– CCl4, éter - baixa tensão superficial Líquidos não voláteis - água, ácido acético – alta tensão superficial γ = 490 drh dinas/cm (coluna capilar)
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Viscosidade Viscosidade Resistência Resistência ao ao escoamento escoamento –– oo oposto oposto da da fluidez fluidez ηη (eta) Quantidade de de matéria matéria que que escoa escoa (eta) Quantidade numa numa certa certa distância distância num num dado dado tempo: tempo: 11 gg /cm/s /cm/s -- 11 poise poise (Poiseville (Poiseville –– 1844) 1844) 0,001 0,001 g/cm/s g/cm/s –– 11 mpoise mpoise 19
Óleo de motor
SAE (Society Automotive Engineers)
Números indicativos da viscosidade: número SAE 40
Mais viscoso
viscosidade
SAE 10
20
VISCOSÍMETROS:
21
Medida comparativa: dois líquidos de densidades e tempos de escoamento conhecidos (empírica):
ηx = ηp . dx . tx dp . tp X= liquido problema P= líquido padrão (água) 22
VISCOSIDADE (em milipoise – mp) 200C H2O
500C
10,02
5,49
acetona
3,27
2,7
benzeno
6,52
4,42
éter
2,33
1,81
etanol
12,00
7,02
nitroglicerina
692
102
Óleo de rícino
986
200
23
APLICAÇÃO: VISCOSIDADE X MASSA MOLAR Pentano pentadecano (C5H12) (C15H32)
octadecano (C18H38)
Pentano viscoso
–
fluido
móvel,
não
Pentadecano – líquido viscoso Octadecano – graxa sólida branca Aumenta a massa molar – aumentam as interações intermoleculares (Forças de London ou de v. der Waals)
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EVAPORAÇÃO NATURAL
À TEMPERATURA AMBIENTE – SAEM AS MOLÉCULAS MAIS ENERGÉTICAS DA SUPERFÍCIE, DEIXANDO AS MENOS ENERGÉTICAS RESFRIAMENTO
Se
T
maior fração de moléculas adquirem maior energia, saem como vapor 25
LIQUIDOS X VAPOR (ENERGIAS E VELOCIDADES) Os líquidos apresentam uma distribuição de ENERGIAS a uma dada temperatura
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RECIPIENTE ISOLADO:
A TEMPERATURA FICA CONSTANTE E BAIXA POR MAIS TEMPO
FRASCO de DEWAR – LÍQUIDO A BAIXA TEMPERATURA 27
EQUILÍBRIO
28
PRESSÃO DE VAPOR DE UM LÍQUIDO A pressão exercida pelo vapor em equilíbrio com o seu líquido é chamada de pressão de vapor de equilíbrio do líquido ou apenas pressão de vapor.
29
30
PRESSﾃグ DE VAPOR X TEMPERATURA
X
31
EBULIÇÃO O ponto (TEMPERATURA) de ebulição de um líquido é a temperatura na qual a pressão de vapor do líquido é igual à pressão externa ou pressão atmosférica.
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PE X ALTITUDE (pressão atmosférica)
ALTITUDE
PRESSÃO
PE
m
mmHg
0C
0
760
100
MONTE MITCHELL
2000
589
93
MONTE EVEREST
8700
244
71
NÍVEL DO MAR
33
PRESSﾃグ DE VAPOR X MASSA MOLAR
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CALOR DE VAPORIZAÇÃO
Uma outra forma de medição das forças intermoleculares é o calor de vaporização de um líquido. O calor de vaporização molar, ∆Hvap, é a quantidade de energia necessária para evaporar um mol de líquido. Quanto maior o calor de vaporização, maiores serão as forças intermoleculares no líquido. 35
Calores de vaporização no ponto de ebulição: Substância
Ponto de ∆Hvap, kJ mol- Principais forças 1 ebulição intermoleculares normal, ºC no líquido
H2
-253
0,916
London
He
-269
0,0812
London
O2
-183
6,82
London
Cl2
-34
20,4
London
Br2
59
29,5
London
Hg
357
52,3
Ligação metálica
H2O
100
40,7
Dipolo-dipolo; ponte de hidrogênio
H2S
-60
18,7
Dipolo-dipolo
CH3Cl
61
29,6
Dipolo-dipolo
CH4
-162
8,2
London 36
EQUILÍBRIO E O PRINCÍPIO DE LE CHÂTELIER
Quando um sistema em equilíbrio é sujeito a qualquer perturbação ou stress, tende a ajustar-se, ou adaptar-se, de modo a reduzir o efeito perturbador, restabelecendo a condição de equilíbrio.
37
38
Calor + líquido Aquecimento
gás ( fator de perturbação)
O sistema volta ao equilíbrio numa temperatura maior e pressão maior.
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EQUILÍBRIO LÍQUIDO-GÁS VARIAÇÕES DE PRESSÃO
P
T
40
Calor + líquido
gás
Êmbolo empurrado: Pressão aumenta, o gás é comprimido e uma parte se converte em líquido para amortecer o efeito do aumento de pressão: mais líquido e menos gás, numa pressão maior e temperatura final maior.
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EQUILÍBRIO SÓLIDO-LÍQUIDO VARIAÇÕES DE TEMPERATURA
Calor + sólido
líquido
à pressão constante → sólido fundido → expande (densidade do liquido menor) gelo
(fundido – contrai)
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EQUILÍBRIO SÓLIDO – LÍQUIDO Variações de pressão:
1
2
V
Pouco gelo derrete
P
P
1)
2)
T
P
sistema
Benzeno líquido T Benzeno sólido
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EQUILÍBRIO SÓLIDO – GÁS
calor + sólido
gás
pressão do gás em equilíbrio com o sólido → pressão de sublimação aceleração da sublimação → ↓ pressão → vácuo Ex: congelamento a seco de alimentos – frutas, legumes, bebidas (café) Diminuição inicial da temperatura abaixo de 00C e depois vácuo gelo gás 44
GÁS VAPORIZAÇÃO
CONDENSAÇÃO SUBLIMAÇÃO
DEPOSIÇÃO
LÍQUIDO FUSÃO
CONGELAMENTO
SÓLIDO 45
EQUILÍBRIO DE FASES DIAGRAMAS DE FASE
46
.E
.F
47
DIAGRAMA DE FASE DA ÁGUA E PONTO CRÍTICO
48
FLUIDO SUPERCRÍTICO ÚNICA FASE ACIMA DA TEMPERATURA CRÍTICA Tc - É A MAIS ELEVADA TEMPERATURA NA QUAL UM GÁS PODE SER LIQUEFEITO POR AUMENTO DE PRESSÃO
49
VAPOR
PONTO CRÍTICO
Temp.ambiente
VAPOR
Temp.abaixo de Tc
LÍQUIDO LÍQUIDO
TEMP.CRÍTICA TC
FLUÍDO SUPERCRÍTICO 50
51
ESTADO CRÍTICO: CTE DIELÉTRICA
ÁGUA SOLUBILIZA SUBST.APOLARES
52
Acima da temperatura crítica o movimento das moléculas é muito violento para que as forças intermoleculares mantenham as moléculas unidas
Temperaturas críticas forças intermoleculares intensas
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TEMPERATURAS CRÍTICAS “Gases Permanentes”
“Gases Condensáveis”
“Líquidos”
Hélio
-268
Dióxido carbono
31
Éter etílico
194
Hidrogênio
-240
Etano
32
Etanol
243
Nitrogênio
-147
Propano
97
Benzeno
289
Argônio
-122
Amônia
132
Bromo
311
Oxigênio
-119
Cloro
144
Água
374
Dióxido de enxofre
158
Metano
-82
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Gases permanentes: Tc abaixo de 250C pressão aplicada à temperatura ambiente não condensa estes gases . Deve ser resfriado também. Gases condensáveis - Tc superiores à 250C. São armazenados como líquidos em cilindros de alta pressão. CO2 supercrítico – fluido utilizado solvente para descafeinar o café.
como
55