Fiqui Clases

7/23/2019 Fiqui Clases

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MSc. Carmencita Lavado M
http://www.google.com.pe/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&docid=C-t97U78y7LySM&tbnid=SYE08XXEAmUL0M:&ved=0CAUQjRw&url=http%3A%2F%2Fdued.uap.edu.pe%2Fformpedagogica.html&ei=LU7rU6S5O63KsQSbqYL4BA&bvm=bv.72938740,d.cWc&psig=AFQjCNGA5d1PRF1ioLAo0Htnb1INCkea7w&ust=1408016292387589http://www.google.com.pe/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&docid=C-t97U78y7LySM&tbnid=SYE08XXEAmUL0M:&ved=0CAUQjRw&url=http%3A%2F%2Fdued.uap.edu.pe%2Fformpedagogica.html&ei=LU7rU6S5O63KsQSbqYL4BA&bvm=bv.72938740,d.cWc&psig=AFQjCNGA5d1PRF1ioLAo0Htnb1INCkea7w&ust=1408016292387589http://www.google.com.pe/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&docid=C-t97U78y7LySM&tbnid=SYE08XXEAmUL0M:&ved=0CAUQjRw&url=http%3A%2F%2Fdued.uap.edu.pe%2Fformpedagogica.html&ei=LU7rU6S5O63KsQSbqYL4BA&bvm=bv.72938740,d.cWc&psig=AFQjCNGA5d1PRF1ioLAo0Htnb1INCkea7w&ust=1408016292387589http://www.google.com.pe/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&docid=C-t97U78y7LySM&tbnid=SYE08XXEAmUL0M:&ved=0CAUQjRw&url=http%3A%2F%2Fdued.uap.edu.pe%2Fformpedagogica.html&ei=LU7rU6S5O63KsQSbqYL4BA&bvm=bv.72938740,d.cWc&psig=AFQjCNGA5d1PRF1ioLAo0Htnb1INCkea7w&ust=1408016292387589


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La fisicoqumica es un conjunto de mtodoscuantitativos elaborados para estudiar lo problemasqumicos. Un fisicoqumico trata de predecir y/oexplicar los eventos qumicos mediante el empleo deciertos modelos y postulados. La fisicoqumicarequiere de mucho enfoques diferentes, por ejemploen el estudio de la termodinmica y la rapidez de lasreacciones qumicas se emplea el mtodomacroscpico fenomenolgico, pero para entender elcomportamiento cintico de las molculas y losmecanismos de reaccin se necesita un enfoquemolecular. Los principios de la fisicoqumica sepueden aplicar al estudio de cualquier sistemaqumico.


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Son la forma o estado de la materia ms fcilde comprender ya que nos encontramosrodeados de ellos, se comportan de manerasimilar en lo que a sus propiedades fsicasrespecta.


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Los gases se expandenespontneamente hasta llenarel recipiente que los contiene.Los gases son muycomprensibles, cuando se leaplica presin su volumendisminuye.Los gases forman mezclashomogneas sin importar lanaturaleza de cada uno de loscomponentes (ejemplo: el aireo la atmsfera).


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Volumen es el espacio que ocupa un sistema.Los gases ocupan todo el volumen disponibledel recipiente en el cual se encuentran.


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La temperatura mide el calorde un determinado cuerpo, latemperatura determina ladireccin del flujo de calor. Elcalor siempre fluyeespontneamente de unasustancia que esta atemperatura ms alta haciauna ms baja.Las escalas de temperaturaque se usan comnmente sonlas escalas Celsius y Kelvin.

C = K - 273,15 = 5/9(F-32)


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Presin comunica la idea de una fuerza unempuje, que tiende a mover otra cosa encierta direccin. La P es la fuerza F que actasobre un rea dada A:

Los gases ejercen una presinsobre cualquier superficie conla que estn en contacto.


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Un cuerpo cualquiera situado sobrela superficie terrestre experimentauna fuerza normal considerabledebido a la columna de aire que haysobre el mismo.Presin atmosfrica a la fuerza, porunidad de superficie, ejercida por laatmsfera sobre los cuerpossituados en la superficie de laTierra. Esta presin, acta en todasdirecciones1 atm = 760 mmHg=760 torr= 1,01325x10 5Pa= 101,325 kPa.


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El qumico ingls Robert Boyle en 1662 comprobque el volumen (V) de una cantidad dada de gas atemperatura constante es inversamenteproporcional a su presin (P)

PV= constante

P1V1 = P2V2

http://www.isftic.mepsyd.es/pamc/pamc_2003/2003_ley_gases/
http://www.isftic.mepsyd.es/pamc/pamc_2003/2003_ley_gases/http://www.isftic.mepsyd.es/pamc/pamc_2003/2003_ley_gases/


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El cientfico francs Jacques Charles en 1787observ que el volumen de una cantidad fija de ungas a presin constante gas aumenta en formalineal con la temperatura.


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Ley de los volmenes de combinacin, a unapresin y temperatura dadas, los volmenesde gases que reaccionan entre s estn enproporciones de nmeros enteros pequeos.P. e. dos volmenes de hidrgeno gaseosoreaccionan con un volumen de oxigenogaseoso para formar dos volmenes de vaporde agua.

2

2

1

1V P

V P


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El volumen de un gas mantenido atemperatura y presin constante esdirectamente proporcional al nmero demoles de gas.

V = constante x n


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Los gases ideales tienen las siguientescaractersticas:Las molculas tienen un volumendespreciable.No existe interaccin entre las molculas seade atraccin o repulsin


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LEY ECUACIN SE MANTIENENCONSTANTESBOYLE

CHARLES

AVOGADRO

V= constante (1/P)

V = constante x T

V = constante x n

Temperatura, n

Presin, n

Temperatura y presin

PV = nRTValores de R

Unidades Valor numricoL-atm/mol-K

J/mol-KCal/mol-Km3-Pa/mol-KL-torr/mol-K

0,082068,3141,9878,31462,36


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Temperatura y presin estndar (TPE)

Condiciones:T : 0C

P : 1 atmV : 22,41 L


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Mezcla de gases, presiones parciales yfracciones molares:Pt = P1 + P2 + P3 + Pt: presin total, P

1, P

2, P

3.. : presiones

parciales, X1: fraccin molar


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Permite entender tanto la presin como la temperatura a nivelmolecular. La presin se debe a los choques de las molculascontra las paredes del recipiente, la temperatura absoluta deun gas es la medida de la energa cintica promedio de susmolculas, si la energa promedio de un gas aumenta tambinlo hace la temperatura


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La teora cintica-molecular se resume con losenunciados siguientes:

1. Los gases consisten en grandes cantidades demolculas que estn en continuo movimientoaleatorio.

2. El volumen de todas las molculas del gas es

insignificante en comparacin con el volumentotal en el que est contenido el gas.3. Las fuerzas de atraccin y repulsin entre las

molculas del gas son insignificantes.


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4. Se puede transferir energa entre lasmolculas durante los choques, pero laenerga cintica promedio de las molculasno cambia con el tiempo, en tanto que latemperatura del gas permanezca constante.

5. La energa cintica promedio de lasmolculas es proporcional a la temperaturaabsoluta. A cualquier temperatura dada lasmolculas de todos los gases tienen lamisma energa cintica promedio.


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La ecuacin PV=nRT es til para muchosgases a temperaturas elevadas o a presionesmoderadamente bajas (


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El volumen del gas no es despreciable frentea la del recipiente.Fuerzas de atraccin apreciables


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a: relacionado con las fuerzas intermoleculares,depende de T y en menor medida de P.b: Relacionado con el volumen propio (o excluido)

por las molculas del gas.a y b son constantes que han sido determinadasexperimentalmente.

Correccin por el volumen de lasmolculas.

Correccin por las atraccionesmoleculares

(P + an 2/V2)(V-nb) = nRT


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Sustancia a (atm.L 2.mol-2) b (L.mol-1) Punto deebullicin K

HeNe Ar H2N2O 2CO

CO 2CH 4H2ONH3

0,03410,2141,34

0,2401,351,341,45

3,602,265,474,25

0,02370,01740,03220,02640,03860,03120,0395

0,04270,04300,03050,0379

4,227,287,320,377,490,283,2

195,2109,2373,15239,8

Nota los valores grandes de a indican gran interaccin entre lasmolculas


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Fase: Forma de la materia que es uniforme encomposicin qumica y en estado fsico.


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Isotermas de P Vs Volumen paragases reales En el punto crtico (Pc; Tc) ellquido y del gas no puedendistinguirse como fasesseparadasTemperatura crtica: es latemperatura arriba de la cualno puede existircondensacin.Presin crtica: La mayorpresin a la que ebulle unlquido cuando es calentadoUn gas puede llevarse alestado lquido sin la aparicinde interfases al pasarlo porcondiciones supercrticas


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Sustancia P c (atm) V c (L.mol-1) T c (K)He

Ne

Ar

H2N2O 2CO

CO 2CH4H2O

NH 3SF6

2,25

26,2

49,3

12,833,6

50,8

34,5

73,045,4

217,7

109,8

37,6

0,0578

0,0417

0,0753

0,06500,0901

0,0764

0,0931

0,09570,0990

0,0560

0,0724

0,2052

5,2

44,4

151,0

32,9126,1

154,6

132,9

304,2190,2

647,6

405,3

318,7


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(Proviene del griego thrme : calor ydynamics : potencia). Es la ciencia queestudia la energa y sus transformaciones.La termodinmica se inici durante laRevolucin Industrial cuando se estudiaronlas relaciones entre calor, trabajo y elcontenido energtico de los combustibles, enun esfuerzo por obtener el mximo derendimiento de las mquinas de vapor.


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Energa Qumica

Energamecnica

EnergaTrmica

EnergaNuclear

EnergaElctrica

EnergaRadiante


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Ec= Energa cinticam = masav2 = velocidad

Ep= Energa potencialm = masag = gravedad


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En el SI es el Joule:1 Joule (J) = 1 kg m 2/s 2 = 1 Nm

Otras unidades de uso frecuente y susequivalencias:1 cal = 4,184 J1 L atm = 101,325 J

1 unidad trmica britnica (Btu) = 1055 J


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Sistema: Es una parte limitada y bien definida del

universo.Entorno: Todo lo que rodea al sistema.


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Propiedad termodinmica: Cualquier caractersticaobservable y medible de un sistema que permitedefinirlo en forma total.Estado de un sistema: el cual se define como los

valores de todas la propiedades macroscpicas quecaracterizan al sistema. Ejm: composicin, energa,presin, temperatura y volumen.Proceso Termodinmico: Es un cambio de estado enel cual pueden variar una o ms propiedades delsistema.


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Propiedades intensivas: no dependen de lacantidad de muestra que se est examinando.

Propiedades extensivas: dependen de lacantidad de muestra examinada.Trabajo w): Es la energa que se usa para

hacer que un objeto se mueva contra unafuerza.w = F x dCalor q): es la energa que se transfiere de

un objeto ms caliente a uno ms fro.ENERGA:es la capacidad para realizartrabajo o transferir calor.

T b j d i


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Trabajo de expansin:w = -P extAh = -P ex(V2-V1)w = -P extV

Si Pext es constante:w = -P ext (V2-V1)

2

1

V

V ext dV P w

P 2,V2

P 1,V1

P

V


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2

1

V

V dV

V nRT

w

2

1

1

2 lnln P P nRT

V V nRT w Cantidad mxima de trabajo

Si P ext no es constante: P in P ext = dP

21

V

V in dV)dPP(w

P 1,V1

P

V

P 2,V2


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El cambio de calor, q (transferido desde losalrededores hasta el sistema):q = mC TDonde:q es el calor transferidom es la masa de la sustanciaC es el calor especfico de la sustancia

T el incremento de la temperatura igual aT2-T 11 cal = 4,184 J


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Isotrmico

Isobrico

Isocrico

Adiabtico

Reversible

Temperatura constante PV = cte

Presin constante V/T = cte

Volumen constante P/T = cte

No hay transferencia de calor (q), q = 0

A travs de una serie de estados deequilibrio, de manera que se puede regresaral estado inicial

Irreversible El cambio se produce rpidamente y no sepuede regresar al estado original. Ej.explosin

Cclico Si despus de realizar una serie de cambiosel sistema regresa a su estado inicial


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Energa Interna: de un sistema es la suma de

todas las energas cinticas y potenciales detodas sus partes componentes. En realidad nose conoce el valor numrico real de E, lo quesi se puede llegar a conocer es E, el cambio

de energa que acompaa al cambio deestado de un sistema.

E = Efinal Einicial


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La energa no se crea ni se destruye solo setransforma.Efinal = Einicial + q + w (E = E final - Einicial)

E = q+ w

Sistema+q

+w

- q

- w

Realizadosobre elSISTEMA

Efectuadopor elSISTEMA

dE = dq +dw


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Funcin de estado: Es una propiedad de unsistema que se determina especificando sucondicin o estado. Cuando cambia el estadode un sistema la magnitud del cambio decualquier funcin de estado depender de lasituacin inicial y final y no de cmo seefectu dicho cambio.Ejemplo:P, V, T y E son funciones de estado.
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ENTALPA:La mayora de los procesos se realizan bajopresin constante.

E = qp - P VLa entalpa (H) es el contenido de calordurante un proceso a presin constante.qp = HH = E +PVE = H - PV

E = H - P VP

V

w


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w = -P V = 0E = qv

P 1

P 2

P

V


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E depende de la temperatura E = 0q = -wH = E + PVH = 0

P 1,V1

P

V

P 2,V2

PV = cte (Boyle)


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El sistema no recibe ni entrega calor alentorno (q=0).E = w


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-q liberado = q absorbidoCapacidad calorfica C): cantidad de calorrequerido para elevar en 1 oC, la temperatura deuna determinada cantidad de sustancia (J/ oC),

propiedad extensiva. q = C TCalor especfico: c), unidades: (J/C g)q = mc T


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La capacidad calorfica molar de los gasesideales a volumen constante: C vA presin constante C pCp Cv = R

R = 8,314J/mol KR = 1,987 cal/mol K

Gas Cv Cp

Monoatmico (He,Ne)Diatmico (H2,CO)

Triatmico (NO2, SO2)

3/2R5/2R7/2R

5/2R7/2R9/2R


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V P = nRT

Entonces:

-q liberado = q absorbido = q bomba +q H2O

E = q v = H V P

q = mC T

E = H - nRT H = E + n(RT)

n: variacin de las moles de gas entre productos reactivos


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A volumen constante: E = q v

q = C T

TCEdTCdE

TE

Tq

C

Tnq

nC

C

v

v

vv


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qp = H-q liberado = q calormetro + q solucin

Al medir el calor de reaccin en uncalormetro a presin constante medimosdirectamente la entalpa de reaccin.El calor de neutralizacin es el calorliberado por cada mol de agua producidoen la reaccin de neutralizacin


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A presin constante H = q p:

TnCHdTCdH

TH

Tq

C

p

p

p p


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PROCESO w q E HIsotrmicoIsobricoIsocrico

Adiabtico

-q-P VCero

E

-wqp= Hqv= E

Cero

CeronCv TnCv T

nCv T

CeronCp TnCp T

nCp T


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ENTALPA DE REACCIN ESTNDARH r) :Al cambio de energa que acompaa a unareaccin qumica, se le conoce como entalpade reaccin o calor de reaccin.H r = H(productos) H(reactivos)Ecuaciones termoqumicas: 2H2(g) + O 2(g) 2H2O(g) H r=-483,6J

2H 2(g) + O 2(g)

2H 2O (g)

H


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Caractersticas de la entalpa: La entalpa es una propiedad extensiva.

El cambio de entalpa para una reaccin tienela misma magnitud pero signo opuesto que elH para la reaccin inversa.2H2O(g) 2H2(g) + O2(g) H r=483,6J

El cambio de la entalpa para una reaccindepende del estado de los reactivos y losproductos.CH4(g) + 2O 2(g) CO2(g) +2H2O(l) H r=-890KJ

2H2O(l) 2H2O(g) H r= +88KJ


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ENTALPA ESTNDAR DE FORMACIN Hf ):Es el cambio de calor que se produce cuando

se forma una mol de un compuesto a partir desus elementos a una presin de 1 atm.

Una vez que se conocen las Hf se puedecalcular la entalpa estndar de reaccin:

aA + bB cC y dD

Hr = [cH f (C) + dH f (D)]- [aH f (A)- bH f (B)]


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eterminacin de los valores de H f :Mtodo directo: Este mtodo se utiliza para

compuestos que se pueden sintetizar confacilidad a partir de sus elementos.C(grafito)+ O 2(g) CO2(g) H r = -393,5 KJ

Hr = 1mol H

f (CO2) 1mol H

f (C)+ 1mol H

f (O2)

Otros compuestos que se pueden estudiaraplicando el mtodo directo:

S(rmbico) + 3F 2(g) SF6(g)4P(blanco) + 5O 2 P4O10(s)


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Mtodo indirecto: Los valores de H f sepueden determinar basndose en la ley de

Hess : cuando los reactivos se convierten a productos, el cambio de entalpas es el mismo, independientemente de que la reaccin se efecte en un paso o una serie de

pasos. Se desea hallar la entalpa estndarde formacin del metano:C(grafito) + 2H2(g) CH4(g)A partir de:C(grafito) + O2(g) CO2(g) H f = -393,5 KJ

2H2(g) + O2(g) 2H2O(l) H f = -571,6 KJCH4(g) + 2O 2(g) CO2(g) + 2H2O(l) H r = -890,4 KJ


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C(grafito) + O2(g) CO2(g) Hf = -393,5 KJ2H2(g) + O2(g) 2H2O(l) Hf = -571,6 KJCO2(g) + 2H2O(l) CH4(g) + 2O 2(g) Hr = 890,4 KJ

C(grafito) + 2H 2(g) CH4(g) Hf = -74,7 KJ

Ejem:Calcule la entalpa estndar de formacin del acetileno:2C(grafito) + H2(g) C2H2(g)A partir de:C(grafito) + O2(g) CO2(g) Hr = -393,5 KJH2(g) + 1/2O 2(g) H2O(g) Hr = -285,8 KJ

2C2H2(g) + 5O 2 4CO2(g) + 2H 2O(l) Hr = -2 598,8 KJ


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Conociendo la entalpa de una reaccin a298K (T1), se desea conocer la entalpa deuna reaccin a una temperatura (T 2)

Si Cp es independiente de la temperatura:

2

1

T

T p12 dTCHH

)TT(CHH 12 p12


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ENERGAS DE ENLACE:Las reacciones qumicasconsisten en rupturas y formacin de enlaces enlas molculas de reactivos y productos.Esta energas pueden asociarse a la entalpa dereaccin:

Hr = EE(reactivos) - EE(productos)consumo total de energa energa liberada


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Procesos reversibles: El cambio que sufre elsistema se efecta de tal forma que se puede

devolver el sistema a su estado originalinvirtiendo exactamente el cambio, es decirse puede invertir el cambio sufrido por elsistema sin que haya un cambio neto ni en el

sistema ni en el entorno.Ejm: 1 mol de hielo 1 mol agua H fusin

Procesos irreversibles: es aquel que no sepuede invertir simplemente para devolver elsistema y su entorno a su estado original.


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Entropa: Un proceso tendr una marcadatendencia a ser espontneo, si al ocurrir, se

favorece el desorden del sistema.

Hielo Agua

Agua Vapor de agua

Se llama entropa al grado dedesorden o de aleatoriedad (al azar,sin orden establecido)de un sistema.


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Relacin de la entropa con la transferenciade calor y temperatura:

Ejem.: el elemento mercurio, Hg, es un lquidoplateado a temperatura constante . El punto decongelacin normal del mercurio es de -38,9C yH fus = 2,29KJ/mol Cul es el cambio de entropadel sistema cuando 50 g de Hg (l) se congelan en elpunto de congelacin normal?

.TconstT

qS revsist


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La entropa del universo aumenta en unproceso y se mantiene constante en unproceso que se encuentra en equilibrio.Proceso espontneo: S univ = S sist + S alred > 0Proceso en equilibrio:S univ = S sist + S alred = 0


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71/145

Refrigeradores y dispositivos de aire acondicionado:

Fuente de calor T 2

Mquinatrmica

Depsito fro T 1

q2

q1

Trabajo w 12

11

12

TT

T

w

qCOP

wqq


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Cambio de entropa debido al calentamiento:

1

2

p

T

T12

T

T

rev12

revsist

TT

lnCS

TdH

SS

Tdq

SS

Tq

S

1

2

1

2


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Cambio de entropa en los alrededores:

Ejem: La sntesis del amoniaco es:N2(g) + 3H 2(g) 2NH3(g) H= -92,6KJDetermina si la reaccin es espontnea.

THS sistalred


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77/145

S fus

S evp

E lib d Gibb


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0sist

0sist

0sist

0

sist

0

sist

0

univ

0sist0

sist0univ

0salrededore

0sist

0universo

0

sist0 salrededore

STHGHSTST

TH

SS:Entonces

SSSTHS

Energa libre de Gibbs:

Un proceso ser espontneosi: G osist < 0


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)reactivos(mG) productos(nGG of of o


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Estado estndarGasLquidoSlidoDisolucin

1 atm de presinLquido puroSlido puroConcentracin 1 molar (1M)

Los elementos en su forma ms estable tienen por convencin el valor de G of = 0


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El xido de calcio, CaO, o cal viva es unasustancia muy importante en la fabricacin delacero, en la produccin del calcio metlico, enla industria del papel, en el tratamiento de

aguas y en el control de la contaminacin. Seprepara por descomposicin de la piedra calizaCaCO3, en un horno de alta temperatura.CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g)Tu trabajas en una de estas fbricas, y te pidenla temperatura a la cual la reaccin esespontnea.


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A + B C +DC + D A + BA + B C + DUna vez establecido el equilibriola composicin de la mezcla en elequilibrio no vara eso no quieredecir que A y B no dejen dereaccionar. El compuesto Acontina conviertindose en B,pero en el equilibrio ambosprocesos ocurren a la mismavelocidad de tal manera que suscantidades no sufren cambio neto


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Ecuacin general del equilibrio:aA + bB cC + dDSi el sistema est en fase gaseosa:

Si el sistema est en disolucin:

b B

a A

d D

cC

eq P P P P K

)()()()(

ba

d c

eq B A DC K

][][][][


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Ejem:CO(g) + Cl2(g) COCl2(g)

Keq >> 1: el equilibrio est desplazado a laderecha.Keq


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E ib l i d K


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Escribe las expresiones de K eq:

CO2(g) + H2(g) CO(g) + H2O(l)

SnO2(s) + 2CO (g) Sn(s) + 2CO2(g)

Sn(s) + H+ (ac) Sn2+ (ac) + H2(g)


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Si hay un cambio en un sistema enequilibrio, el equilibrio se desplaza de talforma que se reduce el efecto del cambio.


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Cuando aumenta la concentracin de unasustancia, el sistema se desplazar para utilizarparcialmente la sustancia que se adicion.La disminucin de la concentracin de unasustancia que se encuentra en un sistema enequilibrio, ocasionar que se el sistema se desplacepara reeemplazar parcialmente la sustancia que seremovi.El valor de la constante de equilibrio, K, no varasiempre en cuando la temperatura no vare.

2NO(g) + O2(g) 2NO(g)


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Si aumenta la presin de un sistema gaseosoen equilibrio, disminuye el volumen y elsistema se desplaza hacia donde hay menornmero de moles .

CO(g) + 3H 2(g) CH4(g) + H2O(g)


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Si:Endotrmica: Reactivos + calor productosExotrmica: Reactivos productos + calor

Cuando se aumenta la temperatura, es comose hubiera agregado un reactivo o unproducto al sistema en equilibrio. El equilibriose desplaza en el sentido.

N2(g) + 3H 2(g) 2NH3(g) H = -92,22 KJ


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Hipoxia o mal de soroche: al subir a zonasaltas la concentracin del O 2 en la atmsferadisminuye, lo que origina que suconcentracin en la sangre disminuya, lo que

provoca que el equilibrio hemoglobina oxgeno:Hb(ac) + O2(g) HbO2(ac)

]][[][2

2

O Hb HbO K c


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La dependencia de la constante de equilibrioK, con la temperatura, viene dada por laecuacin de Vant Hoff:

Para el equilibrio

H2(g) + CO2(g) H2O(g) + CO(g)El valor de H o es de 41 KJ. Si el valor de Kp es3,11x10 -2 a 300 oC. Cul ser el valor de K p a400 oC?

)(ln21

120

1

2

T T T T

R H

K K


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Para la reaccin:H2(g) + CO2(g) H2O(g) + CO(g)

Kc = 0,771, si colocamos 0,01moles de CO 2en un recipiente de 2 L a 750 oC. Calcula lasconcentraciones de cada especie en elequilibrio.


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En solucin acuosa, las molculas de agua,los iones H + y OH- se encuentran enequilibrio.H2O H+ + OH-

]][[101]][[

][]][[

14

2

OH H xOH H K

O H OH H

K

w

eq


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1. Si [H+] = 3x10 -3 Cul es el valor del pH.2. En una solucin con [H +]=5x10 -4 qu

valor tiene [OH- ] Es una solucin cidabsica o neutra?

3. Calcula el valor del pH de una solucin0,02M de HCl


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La mayor parte de los cidos son dbiles, porconsiguiente se disocian slo parcialmente endisolucin acuosa.HA(ac) H+ (ac) + A- (ac)

][]][[

HA A H

K K aeq

La magnitud de K a indica la tendencia del cido a ionizarseen agua: cuanto ms grande es el valor de K a tanto msfuerte es el cido

El cido lctico CH CHOOH que se encuentra


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El cido lctico CH3CHOOH, que se encuentraen la leche agria, es un cido dbil cuya Ka es

igual a 8,4x10-4

. Si se tiene 500 mL de unasolucin de leche agria que contenainicialmente 0,05 moles de cido lctico.Determina las concentraciones de equilibrio

de reactivos y productos. Tambin calcula elvalor del pH


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Muchas sustancias se comportan como basesdbiles en agua. Las bases dbiles reaccionancon el agua extrayendo iones H + del agua.B(ac) + H2O HB++ OH-

][]][[

BOH HB

K K beq

Calcula la concentracin de OH - y el pH en


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Calcula la concentracin de OH y el pH enuna disolucin 0,15M de NH 3. Kb = 1,8x10 -5

NH3(ac) + H2O(l) NH4+

(ac) + OH-

(ac)


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PASO 3:


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H2CO 3 H+ + HCO 3-

HCO 3- H+ + CO 32-

Lmol xCO H HCO H

K /1047,4][

]][[ 732

31

Lmol x HCO

CO H K /108,4

][]][[ 11

3

23

2

PASO 4:


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PASO 4:La caliza (CaCO3) en estado slido tiene la reaccin

de solubilidad.CaCO3 Ca2+ + CO32-Kps = [Ca2+ ][CO32- ] = 5 x 10 -9

Ejemplo: determina el pH del agua de lluvia si elCO2 en la atmsfera (320 ppm) bajo condiciones de1 atm y 25 oC se disuelve en el agua llegando a unaconcentracin de 1,12x10 - 5

El CO esta presente en todas las aguas


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El CO2 esta presente en todas las aguasnaturales y residuales, el CO 2 y sus productos

de su ionizacin (HCO 3-

y CO32-

) tienen unainfluencia muy importante en la qumica delagua. Muchos iones se depositan como salesdel ion carbonato, las algas en el agua

utilizan el CO2 disuelto.


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cido + base salesEl comportamiento de la sal depende de lafuerza del cido y la base.

Sales provenientes de cidos fuertes:HCl + NaOH NaCl + H2ONaCl(s) Na+(ac) + Cl- (ac)La disolucin de una sal de este tipo no alterael equilibrio de disociacin del agua, por lotanto la solucin es neutra.

[H+] = [OH- ]

Sales provenientes de un cidos dbiles y


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Sales provenientes de un cidos dbiles ybases fuertes:

HCN + NaOH NaCN neutralizacin cido baseNaCN + H2O Na+(ac) + CN- (ac) ionizacin de la salCN- (ac) + H2O HCN(ac) + OH- hidrolisis

a

wh K

K CN

OH HCN K

][]][[

[OH -] > [H +]

Sales provenientes de un cidos fuertes y


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p ybases dbiles:

HCl(ac) + NH3(ac) NH4Cl(ac)neutralizacin

NH4Cl(ac) NH4+(ac)+ Cl- ionizacin de la salNH4+(ac) NH3(ac) + H+ hidrlisis

b

wh K

K NH

H NH K ][

]][[

4

3

[OH -] < [H +]

Un preservante alimenticio es una sustancia


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Un preservante alimenticio es una sustanciaque, sin alterar el sabor de los alimentos

impide el crecimiento de los microorganismosque los descomponen. Tal es el caso delbenzoato de sodio C 6H5COONa empleado enbebidas no alcohlicas como jugos y en

margarinas y jaleas. La etiqueta de un envasede jugo de fruta indica que el contenido debenzoato de sodio es de 0,015M . Si K a delcido benzoico C 6H5COOH es 6,3x10 -5 .Determina el pH del jugo.


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En una reaccin qumica en equilibrio, laadicin de un compuesto que al disociarseproduce un in comn con las especiesqumicas en equilibrio, produce un

desplazamiento del equilibrio denominadoefecto del ion comn.

CH 3-COONa Na + + CH 3-COO -

CH 3-COOH H+ + CH 3-COO -


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Mantener el pH constante es vital para el correcto desarrollo de las

reacciones qumicas y bioqumicas que tienen lugar tanto en los seres vivoscomo, a nivel experimental en el laboratorio. Los amortiguadores (tambinllamados disoluciones amortiguadoras, sistemas tampn o buffers ) sonaquellas disoluciones cuya concentracin de protones apenas vara alaadir cidos o bases fuertes

Una solucin buffer se caracteriza por contener simultneamente:


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Una solucin buffer se caracteriza por contener simultneamente:Un cido dbil, HA y la sal de su par conjugado, A -, oUna base dbil, B, y la sal de su par conjugado, BH +

Cuando un sistema fluvial resiste a los


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Cuando un sistema fluvial resiste a loscambios de pH, esta resistencia se debe a la

presencia de las especies del sistemacarbonato. Las bases dbiles: H 2CO3- , CO32- yOH- , contribuyen a oponerse al cambio delpH cuando se adiciona un cido fuerte. De

forma similar los cidos tales como el H 2CO3y H+ se oponen al cambio si se aade unabase fuerte.


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CO2 + H2O H2CO3H2CO3 H+ + HCO3-HCO3- H+ + CO32-

CO2 + H2O H2CO3H2CO3 H+ + HCO3-HCO3- H+ + CO32-

Agrega base fuerte, OH -

[H+], el equilibrio se desplaza a la derecha.Se produce ms HCO

3

- mientras se reduceel CO 2, reducindose entonces el pH unpoco.


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Fuente: Manahan, 2007

El equilibrio entre el dixido de carbonato


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El equilibrio entre el dixido de carbonatodisuelto y los minerales de carbonato de calcio

es importante en el valor de varios parmetrosqumicos, propios de las aguas naturales,como la alcalinidad, el pH y la concentracinde calcio disuelto. Para agua dulce natural, los

valores tpicos para las concentraciones deHCO3- y Ca2+ son 1,0x10 -3 M en ambos casos.


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La estructura de los lquidos es intermediaentre el estado gaseoso, en completodesorden, y el estado cristalino, muyordenado.

L d l l id i di


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La estructura de los lquidos es intermediaentre el estado gaseoso, en completodesorden, y el estado cristalino, muyordenado.


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Las propiedades fsicas de una sustanciasdependen de su estado fsico.Todas las sustancias que son lquidas atemperatura ambiente son moleculares.

Las fuerzas que existen entre las molculaspueden ser intramoleculares y intermoleculares.

Fuerzas intramoleculares: le confieren a lassustancias propiedades qumicas.Fuerzas intermoleculares: determinan laspropiedades fsicas de la sustancia.


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Las intensidades de las fuerzasintermoleculares vara segn el tipo, pero sonms dbiles que los enlaces qumicospropiamente dichos (inicos y covalentes).Muchas propiedades de los lquidos (pto deebullicin, fusin, viscosidad, tendinsuperficial) reflejan la intensidad de lasfuerzas intermoleculares.


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Existen tres tipos de fuerzas de atraccin entremolculas neutras:Fuerzas dipolo-dipoloFuerzas de dispersin de LondonFuerzas in-dipoloFuerzas de puente de hidrgeno.


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Li + F Li+ F -

Los metales alcalinos y alcalinotrreos tienenms probabilidad de formar aniones y son loshalgenos y el oxgeno para formar aniones.La fuerza electrosttica que une a los ionesen un compuesto inico se denomina enlaceinico.


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En el enlace covalente no hay cesin nirecepcin de electrones sino ms bien, unproceso en que los tomos comparten paresde electrones. Los tomos se enlazan entres

s para adquirir estabilidad, muchos de elloslo consiguen formando suficientes enlaces detal manera que logren tener ocho electronesen su capa externa.

H + H H H = H-H

H + Cl H Cl = H-Cl

Enlace covalente polar: el enlace HF se


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denomina enlace covalente polar porque los

electrones pasan ms tiempo en la vecindadde un tomo que el otro.

Enlace covalente apolar:


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Una propiedad til para distinguir el enlacecovalente no polar del enlace covalente polares la electronegatividad, es decir la capacidadde un tomo para atraer hacia s los electronesde un enlace qumico.

Compuesto F2 HF LiF

Diferencia deelectronegatividad 4,0 -4,0 = 0 4,0 2,1 = 1,9 4,0 1,0 = 3,0

Tipo de enlace Covalenteno polar

Covalente polar Inico


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Existe entre un in y lacarga parcial de unextremo de una molculapolar. Los iones positivos

son atrados hacia elextremo negativo de undipolo, mientras que losnegativos son atrados

hacia el extremo positivo.Ejemplo: la disolucin deNaCl en H2O


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Existe entre dos molculasneutras polares.Las fuerzas dipolo-dipoloslo son efectivas cuando

las molculas polaresestn muy juntas ygeneralmente son msdbiles que las fuerzas in

dipolo.


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Generalmente el puntode ebullicin aumentacon el aumento delpeso molecular lasmolculas queexperimentan lafuerza intermolecularpuente de hidrgenosson las excepciones.


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El agua es un lquido en el intervalo detemperatura ms adecuada para los procesosvitales, a causa del elevado punto de ebullicin(100C) y de su bajo punto de congelacin (0C).El agua lquida cambia de temperatura con

lentitud debido a su alta capacidad calorfica(cantidad de calor necesario para elevar latemperatura de una cantidad de sustancia en 1C)igual a 1cal/C. Esta propiedad impide quegrandes masas de agua se calienten o enfren conrapidez, protege a los organismos de los cambiosrepentinos de temperatura, mantiene el clima yayuda en los procesos industriales como mediorefrigerante.


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El agua lquida posee un elevado calor de

vaporizacin (cantidad de calor que senecesita para evaporar el agua lquida). Estacapacidad de absorber grandes cantidades decalor para evaporarse y de liberar este calorcuando se condensa, es un factor primordialpara la distribucin de calor por todo elmundo. La evaporacin es un procesoeficiente de enfriamiento para las plantas yanimales, lo que explica la sensac in de frocuando el sudor se evapora de la piel.
http://images.google.com.pe/imgres?imgurl=http://www.barriodelosrosales.es/wp-content/uploads/2007/10/sudando.jpg&imgrefurl=http://www.barriodelosrosales.es/2007/10/los-aciertos-de-la-casa-del-agua.html&usg=__mISspTA2mWorkEcWF4mvMfrQ06Y=&h=200&w=220&sz=12&hl=es&start=1&um=1&tbnid=1Hw-2Dte1H0EhM:&tbnh=97&tbnw=107&prev=/images%3Fq%3Dpersonas%2Bsudando%26hl%3Des%26sa%3DN%26um%3D1http://images.google.com.pe/imgres?imgurl=http://www.barriodelosrosales.es/wp-content/uploads/2007/10/sudando.jpg&imgrefurl=http://www.barriodelosrosales.es/2007/10/los-aciertos-de-la-casa-del-agua.html&usg=__mISspTA2mWorkEcWF4mvMfrQ06Y=&h=200&w=220&sz=12&hl=es&start=1&um=1&tbnid=1Hw-2Dte1H0EhM:&tbnh=97&tbnw=107&prev=/images%3Fq%3Dpersonas%2Bsudando%26hl%3Des%26sa%3DN%26um%3D1http://images.google.com.pe/imgres?imgurl=http://www.barriodelosrosales.es/wp-content/uploads/2007/10/sudando.jpg&imgrefurl=http://www.barriodelosrosales.es/2007/10/los-aciertos-de-la-casa-del-agua.html&usg=__mISspTA2mWorkEcWF4mvMfrQ06Y=&h=200&w=220&sz=12&hl=es&start=1&um=1&tbnid=1Hw-2Dte1H0EhM:&tbnh=97&tbnw=107&prev=/images%3Fq%3Dpersonas%2Bsudando%26hl%3Des%26sa%3DN%26um%3D1http://images.google.com.pe/imgres?imgurl=http://www.barriodelosrosales.es/wp-content/uploads/2007/10/sudando.jpg&imgrefurl=http://www.barriodelosrosales.es/2007/10/los-aciertos-de-la-casa-del-agua.html&usg=__mISspTA2mWorkEcWF4mvMfrQ06Y=&h=200&w=220&sz=12&hl=es&start=1&um=1&tbnid=1Hw-2Dte1H0EhM:&tbnh=97&tbnw=107&prev=/images%3Fq%3Dpersonas%2Bsudando%26hl%3Des%26sa%3DN%26um%3D1http://images.google.com.pe/imgres?imgurl=http://www.barriodelosrosales.es/wp-content/uploads/2007/10/sudando.jpg&imgrefurl=http://www.barriodelosrosales.es/2007/10/los-aciertos-de-la-casa-del-agua.html&usg=__mISspTA2mWorkEcWF4mvMfrQ06Y=&h=200&w=220&sz=12&hl=es&start=1&um=1&tbnid=1Hw-2Dte1H0EhM:&tbnh=97&tbnw=107&prev=/images%3Fq%3Dpersonas%2Bsudando%26hl%3Des%26sa%3DN%26um%3D1


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El agua lquida es un solvente sin igual, capaz

de disolver grandes cantidades de una granvariedad de compuestos. El agua transportanutrientes y otras sustancias disueltas por lostejidos de los seres vivos, lava y arrastraproductos de desecho biolgicos. Remueve ydiluye los desechos solubles de lacivilizacin. Esta capacidad del agua paraactuar como disolvente tambin implica quese contamina con facilidad.


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El agua lquida tiene una tensin superficial -

fuerzas de atraccin entre molculas que hacenque la superficie de un lquido se contraiga- y unacapacidad humectante (la de adherirse y recubrir aun slido). Estas propiedades explican lacapilaridad que es la capacidad de ascender desdepequeos poros hacia y por delgados tubos(capilares) presentes de los tallos de las plantas,permitiendo la nutricin de las plantas.


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El agua lquida es la nica sustancia comn

que se expande, en vez de contraerse,cuando se congela. El hielo tiene unadensidad menor que el agua lquida, as elhielo flora en el agua y los cuerpos de aguase congelan de arriba hacia abajo. Ademsdebido a esta propiedad mantiene latemperatura de los cuerpos de agua.


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Viscosidad: Es la resistencia a fluir de undeterminado lquido. La viscosidad de un

lquido tiene que ver con la facilidad con quemolculas individuales del lquido pueden

moverse unas con respecto a otras, por tantodepende de las fuerzas de atraccin de las. Laviscosidad disminuye al aumentar latemperatura porque a temperaturas ms altas

el aumento de la energa cintica de lasmolculas vence ms fcilmente las fuerzasde atraccin entre ellas.

Tensin superficial:


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