Facultad de Ciencias Naturales e Ingeniería

Departamento de Ciencias Básicas

Química General
TALLER No. 4
PROPIEDADES FÍSICAS

Objetivos

Comprender la relación entre las interacciones intermoleculares entre moléculas y las

propiedades físicas.

Entender los cambios de estado a partir de los diagramas de fase.

Marco conceptual

La materia puede existir en estado sólido, líquido o gaseoso dependiendo de la

temperatura, la presión y las características particulares de esta. Las sustancias puras
tienen propiedades que permiten diferenciarlas, las propiedades físicas son todas las que
se pueden observar y medir sin cambiar la composición de la sustancias como color, olor
densidad, calor específico, punto de ebullición, punto de fusión, entre otros; y las
propiedades químicas son todas las que se pueden observar cuando la sustancia sufre un
cambio de composición (reacciones químicas).

Las sustancia puras (tiene composición definida o fija) pueden ser elementos o
compuestos, el elemento (sodio- Na) es la sustancia fundamental o más sencilla y no
puede descomponerse en sustancias más simples por métodos químicos ordinarios. Un
compuesto (agua- H2O) es una sustancia que se puede descomponer utilizando medios
químicos por que están constituidas por dos o más elementos combinados químicamente
en proporciones constantes.

La materia también puede ser una mezcla de dos o más sustancias (no hay enlace
químico entre las sustancias que forman la mezcla), estas se caracterizan por tener una
composición variable y pueden ser homogéneas o heterogéneas. Una mezcla homogénea
tiene la misma composición en toda su extensión, es uniforme, y en la mezcla
heterogénea la composición varia, la distribución de sus componentes no es uniforme.

Los estados de la materia y las propiedades físicas de las sustancias dependen en gran
medida del tipo de atracciones intermoleculares que se forman entre las moléculas del
compuesto. El estado de agregación de la materia depende principalmente de tres
factores que afectan la cohesión entre las partículas:

a. Fuerza de atracción que tienden a unir las partículas

b. Fuerzas de repulsión que tienden a separar las partículas.
c. La energía cinética que mantiene dispersas las partículas.
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Mientras mayores sean las fuerzas de atracción mayor es la cohesión, cuanto mayor sea la energía
cinética y las fuerzas de repulsión, menor será la cohesión. Una aproximación a la clasificación de
los estados de la materia teniendo en cuenta las fuerzas de cohesión y la organización de las
partículas se observa en la siguiente tabla.

Distribución de las
Grado de cohesión Nombre de la fase
partículas

Al azar Bajo (sin límite definido) Gas

Intermedio (límite definido

Al azar Líquido
sin rigidez)

Al azar Alto (rígida) Sólido no cristalino

Ordenada Bajo No existe

Ordenada Medio No existe

Ordenada Alto Sólido cristalino

MATERIA

SUSTANCIAS PURAS MEZCLAS

HOMEGENEA HETEROGENEA
ELEMENTO COMPUESTO

Las fuerzas de atracción que tienden a unir las partículas o fuerzas intermoleculares son
más débiles que los enlaces iónicos o covalentes y muchas de las propiedades físicas son
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reflejo de la intensidad de estas fuerzas. Las atracciones dipolo-dipolo y las fuerzas de

dispersión de London se conocen como fuerzas de Van de Waals, y el otro tipo de
interacción es ion-dipolo.

- Fuerza ion-dipolo: cuando algunos compuestos iónicos se solubilizan se rompe la

red cristalina y los iones atraen los polos opuestos de las moléculas dipolares del
solvente.
- Fuerza entre dipolos: Si dos dipolos se acercan lo suficiente se atraen
mutuamente, el extremo positivo de una de las moléculas es atraído por el
extremo negativo de otra molécula. En el caso de moléculas de masas y tamaño
aproximadamente iguales, la intensidad de las atracciones dipolares aumenta
cuando la polaridad aumenta.
- Puente de hidrógeno: es una interacción dipolo-dipolo más intensa y se forma
entre el hidrógeno con átomos de flúor (F), oxígeno (O) o nitrógeno (N), que son
átomos pequeños y muy electronegativos.
- Fuerza entre un dipolo-dipolo inducido: las moléculas polares pueden inducir
polaridad a las moléculas no polares, esta interacción es la responsable de que
algunos gases no polares como el oxígeno, dióxido de carbono y cloro entre otros
se puedan disolver en el agua.
- Fuerza de dispersión: Fritz London (1930) indicó que el movimiento de los
electrones de un átomo o una molécula puede crear un momento dipolar
instantáneo o momentáneo- dipolo inducido. El dipolo temporal puede inducir un
dipolo temporal a un átomo adyacente y ambos átomos son atraídos entre sí.

EJERCICIOS
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1. Identifique los siguientes cambios como físicos o químicos.

a. Formación copos de nieve: _________________
b. Disolución de azúcar en agua: ________________
c. Putrefacción de la carne: ______________________
d. Fusión de un hilo de plata: _____________________
e. Oxidación de una puntilla de hierro: __________________

2. Clasifique las siguientes propiedades como físicas o químicas.

a. Densidad: _________________________
b. Conductividad eléctrica: ________________________
c. Hidrólisis del agua: __________________________
d. Temperatura de ebullición: _______________________
e. Descomposición del NaCl en Na y Cl2 al aplicar corriente eléctrica: _______

3. Clasifique las siguientes sustancias en compuestos, elementos o mezclas.

a. Gasolina: _____________________________
b. Cobre: _______________________________
c. Naftalina: _______________________________
d. Azúcar de mesa. _______________________
e. Azufre. __________________________
f. Agua de mar: ______________________

4. ¿Qué tipo de fuerzas intermoleculares espera encontrar en los siguientes

compuestos?

a. Propilamina

b. Yoduro de potasio disuelto en agua- KI en H2O

c. Bromuro de hidrógeno- HBr

d. Benceno
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5. Teniendo en cuenta el siguiente diagrama de fases desarrolle el siguiente ejercicio:

Relacione la columna A con la columna B.

Columna A Columna B

El sector C indica que bajo esas A. sólido.

condiciones de presión y temperatura la
sustancia está en estado ________

El sector A indica que bajo esas B. equilibrio líquido-gaseoso.

condiciones de presión y temperatura la
sustancia está en estado ________

El sector B indica que bajo esas C. equilibrio sólido-líquido.

condiciones de presión y temperatura la
sustancia está en estado ________

La línea 3-P indica que bajo esas D. punto crítico

condiciones de presión y temperatura
hay un _______
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La línea P-1 indica que bajo esas E. punto triple.

condiciones de presión y temperatura
hay un ______

La línea P-2 indica que bajo esas F. líquido.

condiciones de presión y temperatura
hay un _______

El punto P significa que bajo esas G. equilibrio gas-sólido.

condiciones de presión y temperatura
hay un ________

El punto identificado con el número 2 se H. gaseoso

denomina ____________

6. Teniendo en cuenta el siguiente diagrama de fases de una sustancia X conteste

las siguientes preguntas:

a. A condiciones de 1 atm de presión y -80°C, la sustancia está en estado:

____________
b. La temperatura de -78.2 °C indica el punto normal de ____________
c. Si la sustancia X se encuentra a 10 atm y 30°C su fase es ______________
d. A 67atm y 25 °C la sustancia X se encuentra en equilibrio _______________
e. Si la sustancia X está a 5.1 atm de presión y -56.6°C se encuentra en equilibrio
____________________________

7. Para cada una de las siguientes parejas de compuestos, indique cual podrá
general una interacción de puente de hidrógeno más fuerte.
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a. Amoniaco (NH3) o fosfina (PH3) _____________

b. Etileno (C2H4) o hidrazina (N2H4) ______________
c. Fluoruro de hidrógeno (HF) o cloruro de hidrógeno (HCl) ____________
d. Sulfuro de hidrógeno (H2S) o agua (H2O) _____________
e. Cloroformo (CHCl3) o fluroamina (NH2F) ____________

8. El punto de ebullición normal del triclorofluorometano (CCl 3F) es de 24 °C y el

punto de congelación es de -111°C. Desarrolle los siguientes puntos:
a. Si la sustancia se encuentra en condiciones normales ( 1 atm y 0°C) está en
estado _____________
b. Si la sustancia está a 1 atm de presión y -120°C está en estado ___________
c. Si la sustancia está a 1 atm de presión y 26°C está en estado _____________

9. El punto de fusión normal del oxígeno (O2) es – 218.4°C y el punto de ebullición

normal es – 183 °C. Desarrolle los siguientes puntos:
a. Si la sustancia está a 1 atm de presión y -50°C está en estado _________
b. Si la sustancia está a 1 atm de presión y -250°C está en estado _________
c. Si la sustancia está a 1 atm de presión y -200°C está en estado _________
d. Si la sustancia está a 1 atm de presión y 80°C está en estado _________

10. Escoja de cada pareja de sustancias cual tendrá una mayor presión de vapor a
una temperatura determinada, teniendo en cuenta las interacciones
intermoleculares.
a. N2 y NO _____________
b. HCl y Cl2 _____________
c. NH3 y H2O ______________
d. C6H6 y CH3CH2OH ___________
e. C4H9OH y C3H7COOH __________

11. Escoja de cada pareja de sustancias cual tendrá mayor punto de ebullición a 1 atm
de presión. Tenga en cuenta las interacciones intermoleculares.
a. N2 y NO _____________
b. HCl y Cl2 _____________
c. NH3 y H2O ______________
d. C6H6 y CH3CH2OH ___________
e. C4H9OH y C3H7COOH __________
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12. Teniendo en cuenta el diagrama de fases del agua conteste las siguientes
preguntas.

a. El punto A se denomina: _____________________________

b. El punto B se denomina: _____________________________

c. El punto C se denomina: _____________________________

d. El punto D se denomina: ______________________________

e. Si el agua está a una presión de 1.5 atm y 300K se encuentra en un estado

_____________

f. Si una muestra de agua está a 1 atm de presión y a -10°C, ¿qué variable

cambiaría y como lo haría para sublimar?

_________________________________________________

g. Si una muestra de agua está a 1 atm de presión y 500K ¿qué variable cambiaría y
como lo haría para condensar? ________________________________________

h. Si una muestra de agua está a 2 atm y 350K ¿qué variable cambiaría y como lo
haría para evaporar? ______________________________________________

i. Si una muestra de agua está 2.2 atm y 480K ¿qué variable cambiaría y como lo
haría para solidificar? ______________________________________________
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13. Se dan las temperaturas a las cuales las presiones de vapor de los siguientes
líquidos son de 100 torr, prediga el orden de puntos de ebullición de menor a
mayor para estos líquidos.

Sustancia n-butano 1-butanol Dietíl éter

Temperatura (°C) -44.2 70.1 -11.5

14. Se dan las temperaturas a las cuales las presiones de vapor de los siguientes
líquidos es de 0.5 atm. Prediga el orden de puntos de ebullición de mayor a menor
para estas sustancias.

Sustancia 2-hepteno Metilacetato Fluorobenceno

Temperatura (°C) 77 39 64

15. Desarrolle los puntos teniendo en cuenta la siguiente información sobre la presión
de vapor a diferentes temperaturas.

Temperatura Agua (mmHg) Ác. Acético (mmHg) Etanol (mmHg)

20 17.5 11.7 43.9
50 92.5 56.6 222.2

a. Ordene las sustancias de menor a mayor punto de ebullición.

b. Ordene las sustancias de menor a mayor presión de vapor.

16. Ordene las siguientes sustancias en estado sólido de acuerdo con su temperatura
de fusión de menor a mayor y explique.

- Cloro (Cl2)
- Cloruro de sodio (NaCl)
- Cloruro de hidrógeno (HCl)
- Pentacloruro de fósforo (PCl5)
17. Prediga cuál sustancia de cada pareja se licuará más fácilmente y explique.
a. H2O y H2S
b. CH3COOH y CH3OH
c. CO2 y CS2

18. “La intensidad de la fuerza de dispersión depende de la facilidad con que la

distribución de la carga de una molécula pueda distorsionarse para inducir un
dipolo momentáneo, esta distorsión se conoce como polarizabilidad”. “Las fuerzas
de dispersión tienden a aumentar cuando aumenta el peso molecular”.
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Teniendo en cuenta esta información desarrolle los siguientes ejercicios:

a. Ordene los siguientes compuestos de menor a mayor punto de ebullición.

Br2 F2 Kr He

b. Relacione la sustancia con su punto de ebullición.

Sustancia Punto ebullición (K)

Ne _____ a. 238.6

Cl2 _____ b. 87.5

I2 _____ c. 27.3

Ar _____ d. 4.6

He _____ e. 457.6

19. El fluido supercrítico (Fsc) se forma cuando una sustancia se encuentra a una
temperatura por encima de su temperatura crítica, y en ese estado no se puede
distinguir si es un líquido o un gas y tiene las propiedades de ambos. La presión crítica es la
que se necesita para licuar un gas o vapor a su temperatura crítica.

Sustancia Peso molecular Temperatura crítica Presión crítica (atm)

(g/mol) (K)
CO2 44.04 304.1 72.8
H2O 18.02 647.3 218.3
Etileno (CH2CH2) 28.05 282.4 49.7

a. Cuál de las tres sustancias puede volverse más fácil en un fluido supercrítico?
Explique brevemente. (estar en Fsc en condiciones ambientales suaves)
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b. Cuál de las tres sustancias necesitaría condiciones más extremas para volverse
un fluido supercrítico? Explique brevemente.

20. El fluido supercrítico (Fsc) se forma cuando una sustancia se encuentra a una temperatura
por encima de su temperatura crítica, y en ese estado no se puede distinguir si es un
líquido o un gas y tiene las propiedades de ambos. La presión crítica es la que se necesita
para licuar un gas o vapor a su temperatura crítica.

Sustancia Peso molecular Temperatura crítica Presión crítica (atm)

(g/mol) (K)
Metanol 32.04 512.6 79.8
Acetona 58.08 508.1 46.4
Propano 44.09 369.8 41.9

a. Cuál de las tres sustancias puede volverse más fácil en un fluido supercrítico?
Explique brevemente. (estar en Fsc en condiciones ambientales suaves)
b. Cuál de las tres sustancias necesitaría condiciones más extremas para volverse
un fluido supercrítico? Explique brevemente

21. Indique el tipo de interacción intermolecular que se representa en las siguientes

imágenes

a.

Enlace ionico

b.
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Dipolo- Dipolo

c.

Dipolo inducido

d.

Puentes de hidrogeno

e.

a. Dipolo Inducido

22. Teniendo en cuenta las fuerzas intermoleculares, de una breve explicación de los
siguientes fenómenos.

a. El metanol (CH3OH) tiene un punto de ebullición normal de 65°C y en el

metanotiol (CH3SH) es de 6 °C.

Rta: las fuerzas intermoleculares que intervienen en el metanol son los puentes
de hidrogeno, y en metanotiol está clasificado como un tiol el cual tiene una
acidez débil y es más polarizable por fuerzas de London.

b. El Xe es líquido a presión atmosférica y 120K mientras el Ar es gaseoso.

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Rta: Las fuerzas de van der Waals entre moléculas de Xe-Xe son más intensas
que las que existen entre Ar-Ar porque el peso molecular del gas argón es menor
que el del xenón

c. La acetona (CH3OCH3) tiene un punto de ebullición de 56°C y el 2-

metilpropano (C4H10) de -12 °C.

Rta: la acetona tiene fuerzas intermoleculares entre dipolo-dipolo y el 2-

metilopropano actúa bajo fuerzas de dispersión de London.

23. Tenga en cuenta la siguiente información para contestar los siguientes puntos.

Sustancia Viscosidad (cPs) Tensión superficial (mN/m)

H2O 0.9 72.80
Hg 1.526 485.5

a. El mercurio tiene mayor viscosidad que el agua. De una breve explicación de este
fenómeno.
Rta: la viscosidad depende del tamaño molecular y de las fuerzas intermoleculares
que presenta. En el caso del agua presenta puentes de hidrogeno y el mercurio
presenta enlaces metálicos; además la tensión superficial del mercurio es mayor
que la del agua debido a estos enlaces metálicos.

b. El agua tiene menor tensión superficial que el mercurio. De una breve explicación
de este fenómeno.

Rta: Este fenómeno se explica debido a sus enlaces ya antes mencionados, pues
la tensión superficial aumenta en relación a la magnitud de sus fuerzas
intermoleculares, y en el caso del agua los puentes de hidrogeno no son tan
fuertes como el enlace metálico del mercurio.

24. Teniendo en cuenta la estructura de la molécula, indique cual es polar o apolar.

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Diclorometano: POLAR Metano: APOLAR

Tetracloruro de carbono: APOLAR Yodoformo: APOLAR

25. Para calcular la densidad del alcohol etílico, un estudiante toma 5.00 mL de
muestra con una pipeta y los introduce en un vaso de precipitados vacío que pesa
15.246 g. Luego pesa el vaso con el alcohol y el resultado es 19.171g. ¿Cuál es la
densidad del alcohol etílico?
d= m/v

d= (19.171-15.246)g/5 ml

d= 3.925 g/5 ml

d= 0.785 g/ml

26. Una taza es una medida de volumen muy utilizada en culinaria y equivale a 225
mL. ¿Cuál es la densidad de una miel, en g/mL, si tres cuartos de una taza de esta
sustancia pesa 210 gramos
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d= m/v

d= 210 g/ (3/4*225) ml

d= 210 g/168.75 ml

d= 1.244 g/ml

27. Se coloca un trozo de metal que pesa 25.17 g en un matraz de 59.7 ml. Se
necesita añadir 43.7g de metanol cuya densidad es 0.791 g/mL para rellenar el
matraz. ¿cuál es la densidad del metal?

V=m/d (volumen del metanol)

V= 43.7g/0.791g/ ml
V= 55.246 ml
Vmatraz=vmetal+vmetanol
Vmetal=vmatraz-vmetanol
Vmetal= 59.7 ml-55.246 ml
Vmetal= 4.454 ml

Densidad metal (d=m metal/v metal)

Densidad metal= 25.17 g/4.454ml
Densidad metal= 5.65 g/ml

28. Un sólido que tiene una forma irregular y una masa de 11.3g, se introduce en una
probeta y se rellena con agua (d= 1.00 g/mL) hasta alcanzar la marca de 35.0 mL.
Cuando el sólido se unde hasta
el fondo el nivel de agua alcanza
el valor de 42.3 mL. ¿Cuál es la Volumen total= volumen del agua +volumen solido
densidad del sólido? Volumen solido= volumen total-volumen agua
Volumen solido = 42.3 ml-35 ml
Volumen solido= 7.3 ml

Densidad solido= masa solido/ volumen solido

Densidad solido= 11.3 g/7.3 ml
Densidad solido= 1.54 g/ml
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29. La densidad de la plata es de 10.5 g/cm 3, cuál es el volumen, en in3, de un lingote

de 0.743 kg
V= m/d v=0.743 Kg en g =743 g
V= 743 g/ (10.5 g/cm^3)
V= 70.76 cm^3 en in^3
1cm^3=0.0610237 in^3
V=4.3180 in^3

30. La densidad de una solución concentrada de ácido sulfúrico es de 1.84 g/ml, que
volumen, en L, ocupa 100 g de esta solución

V= m/d
V= 100 g/ (1.84 g/ml)
V= 54.347 ml en L
1 ml= 0.001 L
V=0.0543 L

BIBLIOGRAFÍA.

 Brown, T.L., LeMay, H.E., Bursten, B.E. y Murphy, C.J. (2009). Química. La ciencia
central. México: PEARSON Educación.
 Whitten, K.W., Davis, R.E., Peck, ;.L. y Stanley, G.G. (2008). Química. México:
CENGAGE Learning.
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 Masterton, W.L. y Hurley, C.N. (2003). Química, principios y reacciones. España:

THOMSON.