UNI VERS RSI DAD NACI ONAL ALDE DE I NGE GENI NI ERÍ RÍ A FACULTAD DE I NGE GENI NI ERÍ RÍ A MECÁN ÁNICA “ Añodel aDi versi ficaci ón Product i vayelFort al eci mi ent odel aEducaci ón”
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD INGENIERÍA
DE MECÁNICA
INFORME N° 06 SÓLIDOS Integrantes:
Código:
Sección: F Profesora: MARY APOLAYA Curso: QUÍMICA G!RAL Li"a# $% de no&ie"'re de( $)*+
UNI VERSI DAD NACI ONALDE I NGENI ERÍ A FACULTAD DE I NGENI ERÍ A MECÁNICA “ Añodel aI nt egraci ón Naci onalyelReconoci mi ent odeNuest raBi odi versi dad”
I NDI CE I NTRODUCCI ON. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 FUNDAMENTO TEORI CO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 SOLI DOS EXPERI MENTO N° 1:Di f er enci aent r esol i docri st al i noysol i do amor f o. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 EXPERI MENTO N° 2:Propi edadesdel ossól i doscri st al i nos. . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 2. 1Densi daddel ossol i dos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 2. 2Absor ci óndelagua. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 2. 2. 1Hi gr oscopi a. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 2. 2. 2Del i cuescenci a. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 2. 2. 3Subl i maci ón. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 EXPERI MENTO N° 3:Obt enci óndesol i doscr i st al i nos……………………11 EXPERI MENTO N° 4:Obt enci óndevari osest adosal ot r ópi cosdel azuf r e…………………………………………………………………………………12 EXPERI MENTO N° 5:Conf ecci óndel osmodel osdecel dasuni t ari as deempaque t ami ent osmáscomunes…………………………………………. 14 CONCLUSI ONES…………………………………………………………………. . 16 RECOMENDACI ONES……………………………………………………. . . ……. 16 BI BLI OGRAFI A……………………………………………………………………. . 17
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I NTRODUCCI ÓN
El presente informe corresponde a la sexta experiencia en el laboratorio de química que tiene como objetivo poner en práctica la teoría impartida por la profesora. En esta oportunidad realizamos el tema de agregación de la materia cuyo objetivo principal es estudiar la diferencia entre un sólido amorfo y un sólido cristalino En el estado sólido, las moléculas, átomos o iones que componen la sustancia están unidos entre sí por fuerzas intensas, formando un todo compacto. Esto es una característica de los sólidos y permite que entren las fuerzas de enlace dando lugar a una red cristalina. En ella las partículas tienen movimientos, se limitan a vibraciones en los vértices de la red en donde se encuentran. or esta razón las sustancias sólidas poseen forma y volumen propios !os sólidos se clasifican como cristalinos o amorfos. !os sólidos cristalinos son sólidos verdaderos, las partículas existen en un patrón regular, tridimensional, denominado red cristalina. !os sólidos amorfos no tienen una estructura microscópica regular como los sólidos cristalinos. En realidad su estructura se parece muc"o más a la de los líquidos que a la de los sólidos. El vidrio, el alquitrán, los polímeros de alta masa molecular como el plexiglás son ejemplos de sólidos amorfos.
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FUNDAMENTO TEÓRI CO El Estado Sólido 1. Sólido Cristalino y Sólido Amorfo:
!os sólidos se clasifican como cristalinos o amorfos. !os sólidos cristalinos son sólidos verdaderos, las partículas existen en un patrón regular, tridimensional, denominado red cristalina. !os sólidos amorfos no tienen una estructura microscópica regular como los sólidos cristalinos. En realidad su estructura se parece muc"o más a la de los líquidos que a la de los sólidos. El vidrio, el alquitrán, los polímeros de alta masa molecular como el plexiglás son ejemplos de sólidos amorfos. 2. Características Generales:
!os cristales poseen una constitución vectorial, es decir, sus propiedades son función de la dirección. En las sustancias cristalinas no son equivalentes todas las direcciones. !a dependencia entre las propiedades de un cristal y la dirección está influenciada por la simetría del mismo, es decir por el n#mero de planos o de ejes de simetría que son los que condicionan el crecimiento del cristal. 3. Fuerzas de Enlace:
!os sólidos cristalinos se clasifican en categorías dependientes del tipo de partículas que forman el cristal y los enlaces que interaccionan entre ellas. !as categorías son$
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UNI VERSI DAD NACI ONALDE I NGENI ERÍ A FACULTAD DE I NGENI ERÍ A MECÁNICA “ Añodel aI nt egraci ón Naci onalyelReconoci mi ent odeNuest raBi odi versi dad” a.% &uerzas 'ónicas (onstituidas por fuerzas electrostáticas entre iones de signos opuestos que constituyen las partículas del cristal iónico. )esde que estas fuerzas son considerables, los cristales iónicos resultan ser bastante duros, quebradizos, malos conductores caloríficos y eléctricos y de punto difusión elevados *+ a -(/. Ejemplo$ 0a(l. (a1r 2, 3 2456, que son sales características. b.% &uerzas de 7an der 8aals 4on fuerzas débiles, por lo cual los cristales son blandos y de bajo punto de fusión. 4on características de sustancias orgánicas que poseen este tipo de fuerza de enlace entre sus moléculas neutras que constituyen sus partículas cristalinas. c.% &uerzas de Enlace (ovalente !os sólidos covalentes *sólidos de red cristalina/, el diamante es un ejemplo de los cristales que mantienen unidas sus partículas por enlaces covalentes en tres dimensiones9 cada átomo de carbono esta unido a otros cuatro por un modelo tetraédrico, que permite reconocer la dependencia con el tetraedro de 7an:t ;off para el átomo de carbono. En cambio, el grafito, es menos compacto y blando, exfoliable y de más fácil ataque por los agentes químicos, debido a que la estructura cristalina tiene una ordenación de capas bidimensionales de enlaces covalentes entre sus átomos seg#n distribución "exagonal parecidos a los anillos del benceno. d. &uerzas dipolo%dipolo !as fuerzas dipolo%dipolo son atracciones entre dipolos eléctricos de moléculas polares. e. &uerza dipolo%dipolo inducido Estas fuerzas se dan entre una molécula polar y otra molécula no polar. !a molécula polar induce un dipolo en la no polar. f.% &uerzas de )ispersión o de !ondon 4on atracciones que se dan entre cualquier tipo de moléculas debido a los dipolos instantáneos que se forman producidos por las fluctuaciones en la densidad eléctrica que rodea a los átomos. !as fuerzas de !ondon dependen de la forma de la molécula. ara moléculas de formas semejantes, crecen con la masa molecular y con la polarización ya que esos factores facilitan la fluctuación de los electrones. g.% &uerzas 'ón%dipolo En estas fuerzas un catión atrae la carga parcial negativa de un dipolo eléctrico o un anión atrae la carga parcial positiva del dipolo. Esta fuerza es la responsable de la "idratación de los iones del agua. !a "idratación del catión persiste muc"as veces en el sólido por ejemplo el 0a 2(5-.<;25. =n catión se "idrata más fuertemente cuanto menor sea su tama>o y mayor su carga. ".% &uerza de Enlace de ;idrógeno Es una interacción primordialmente de tipo dipolo% dipolo especialmente fuerte, que se da entre un átomo de "idrógeno con carga parcial positiva y un átomo electronegativo *normalmente 0, 5, ó &/ !a presencia del enlace de "idrógeno en el ; 25, 0;- y ;&, justifica las anormalidades encontradas en sus puntos de fusión, es también responsable de la alta capacidad calorífica molar del agua líquida, así como de sus elevados calores de vaporización y de fusión.
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Prop!"#"!$ "! %o$ $&%"o$ #'or(o$ !as moléculas de los sólidos amorfos están distribuidas al azar y las propiedades físicas del sólido son idénticas en todas las direcciones *isotropía/. !as formas amorfas tienen una temperatura característica a la cual sus propiedades experimentan cambios importantes. Esta temperatura se conoce como temperatura de transición vítrea *?g/. !a temperatura de transición a vidrio de un material amorfo puede reducirse a>adiendo moléculas peque>as, denominadas @plastificadores@, que se adaptan entre las moléculas vítreas y les proporciona mayor movilidad. =na consecuencia directa de la disposición irregular de las partículas en un sólido amorfo, es la diferencia de intensidad que toman las fuerzas intermoleculares entre las mismas, de a"í que la fusión se alcance a distintas temperaturas, seg#n la proporción de las distintas partículas que forman la muestra. )e ello se deduce que un sólido amorfo no tiene un punto de fusión definido, sino que dic"a transformación acontece en un intervalo de temperatura. (uando se calienta un sólido amorfo, la sustancia no manifiesta un punto de fusión, aunque se ablandan progresivamente aumentando su tendencia a deformarse. En contraste, la temperatura de fusión de un sólido cristalino es precisa y está bien definida. En cuanto a sus propiedades elásticas, se puede afirmar que los sólidos amorfos manifiestan las propiedades de los cristales. or ejemplo, al aplicar una carga a un material amorfo en un intervalo racionado de tiempo, la sustancia desarrollará una deformación pseudo%permanente, es decir, fluirá como si fuera un líquido de viscosidad muy alta. Aespecto al magnetismo, los metales amorfos presentan las propiedades magnéticas más notables, comportándose como materiales ferromagnéticos *aquellos en los que se produce un ordenamiento magnético de todos los momentos magnéticos en la misma dirección y sentido/.
S$)!'#$ *r$)#%+o$ 4i se tienen en cuenta los elementos de simetría, se pueden distinguir siete sistemas cristalinos, que toman el nombre de una figura geométrica elemental. (omo son$ <. (#bico *cubo/ 2. ?etragonal * prisma recto cuadrangular/ -. 5rtorrómbico *prisma recto de base rómbica/ 6. Bonoclínico *prisma oblicuo de base rómbica/ C. ?riclínico * paralelepípedo cualquiera/
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SÓLI DOS EXPERI MENTO N° 1:Di f erenci aentresól i docri st al i noy sól i doamorf o -MATERI ALES ,
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Tr oz odebr ea 1t rí pode Mecher obunsen Tr ozodepl ást i co Lami nadel at a
-PROCEDI MI ENTO: a)Col ocarunt r ozodebreasobr eunal ámi nadel at aquedebe deest arsobr eunt r í pode b)Cal ent arsuavement eempl eandoelmecher o,observar c)Repi t aa)yb)conunt r ozodepl ást i co( t ermopl ást i co) -Resul t ados:
a)PLÁSTI CO Elpl ást i coser educei nmedi at ament e Sef ormanampol l asenelpl ást i comi ent r ascambi aaf asel i qui da b)BREA -Labr eadespr endevaporesmal ol i ent es Sedef ormar ápi dament ehast apasaraf asel i qui da
EXPERI MENTO N° 2:Propi edadesdel ossól i doscri st al i nos 2. 1Densi daddel ossól i dos -MATERI ALES: - 12cl avos( hi er r o) -
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- 1pr obet a -PROCEDI MI ENTO: a)Pesarunadocenadecl avos( hi er r o) b)Col ocar10mldeaguaenunapr obet agr aduada c)Adi ci onarl adocenadecl avosdent r odel apr obet a d)Medi relnuev ov ol umen e)Det er mi narl adensi daddelhi er r o RESULTADOS:
-Masadel oscl avos=23. 35g -∆ devol umen=0. 8ml -Cál cul odel adensi dad: ρ
=
ρ=
m ∆v
g 0.8 ml
23.35
ρ=¿
29. 1875g/ml
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2. 2Absorci ón delagua Hi groscopi a a)Dej arsobr eunal unarel ojunpocodesul f at odecobreanhi dr o alambi ent e b)Observaryanot arelcambi odecol oryl af ase,despuésdeuna hora RESULTADOS:
Elsul f at o decobr eanhi dr o sevuel vede col or azuldebi doal ahumedaddelmedi oambi ent e Laf asesi guei gualdesól i da.
Del i cuescenci a a)Dej arsobr eunal unader el ojunpocodehi dr óxi dodesodi oal ambi ent e b)Observaryanot arelcambi odef asedespuésdeunahor a RESULTADOS
Elhi dr óxi dodesodi osederr i t eporqueabsorbeelaguaqueexi st een elmedi o
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Subl i maci ón a)Col ocarun gr amo deyodo dent r o de un t ubo deensayo l i mpi oyseco b)Anot arelcol oryl af aseenelqueseencuent r aelyodo c)Taparelt ubo d)Cal ent ara80° C,150mldeaguaenunvasode250ml . e)I nt r oduci relt ubodent r odelvasoconagua f ) Obser var y anot ar elcol or y f ase delYodo después del cal ent ami ent odur ant e2mi nut os RESULTADOS:
Elyodosubl i maalcambi odet emper at ur aysu col orcar act er í st i coes elvi ol et aperoenest adosól i doelcol oresdepl omi zo.
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EXPERI MENTO N° 3:Obt enci ón desól i doscri st al i nos 3. 1A part i rdeunasol uci ón acuosasobresaturada -MATERI ALES: -
Tubodeensayo Sul f at odecobr e Caj adePet r i Escar badi ent es Papelfil t r o Lupa
-PROCEDI MI ENTO: a)Sost engacon l amanoelt ubodeensay oquecont i enesul f at ode cobr e( sól i do)en aguaysomét al oacal ent ami ent osuavea f uego di r ect ohast adi sol uci óncompl et a. b)Vi er t al a sol uci ón acuosa de CuSO4 cal i ent ea l a caj a Pet riy cúbr al a con l at apa del a caj a Pet r i .Dej eenf ri ara t emper at ur a ambi ent eydevezencuandoobser vesi nmoverl abasedel acaj a Pet ri( apr ox.Cada15mi nut os)hast al af ormaci ón decri st al esde CuSO4. 5H2O.Observel apr opagaci óndel acri st al i zaci ón. c)Con un escar badi ent es o pal i t o de f ósf or o separe vari os monocri st al esenunpapeldefil t r oyobsérv el oconelmi cr oscopi o ( ounal upa) . d)Obser varyanot ar .
-RESULTADOS:
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Dur ant eeli nt erval odet i empol asol uci óni bacri st al i zándose. Se obser vó l af ormaci ón de cr i st al es o pol vo azul ,l i ger ament e eflorescent ealai r e.
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EXPERI MENTO N° 4:Obt enci ón devari osest adosal ot rópi cosdel azufre a)Azuf reoct aédri co -MATERI ALES: -
1gdeaz uf r e 3mldesul f at odecar bono Papelfil t r o Embudo Mecher oBunssen
-PROCEDI MI ENTO: - Di sol ver1gr amodeazuf r eenunacápsul acon3mldesul f at ode carbono ( est esol vent eessumament ei nflamabl e) ,fil t r ary dej ar evapor arl a sol uci ón en un cr i st al i zadorsobreun bañodeagua cal i ent e, l ej os del f uego, pasado ci ert ot i empo, observ ar l os cri st al esobt eni dos.Veralmi croscopi o. -RESULTADOS:
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Sevi sual i zacri st al esoct aédri cosper oal gunosnosont an vi si bl esyaqueest ánsuper puest os.
b)Azuf repri smát i co -MATERI ALES: - 1gdeaz uf r e - Cri sol /3
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- Mi cr oscopi o - Mecher oBunssen
-PROCEDI MI ENTO: - Fundi r1gr amodeazuf r ealcal orsuaveenuncr i sol ,observando l ast r ansf ormaci onesquesesucedenporacci óndelcal or ,cuando l asust anci aemi t evapores,r et i r ar l adelf uego,yalf ormar seuna pel í cul a en su super fici e per f or arl a con un punzón y vol carel cont eni do l í qui do que aún r est a.Déj el o enf r i ar y obser ve l os cr i st al es obt eni dos, ver i ficando su f orma pri smát i ca. Ver al mi cr oscopi o. -RESULTADOS:
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Elazuf r ecambi adecol ordeamari l l oaanaranj ado. Con una l upa se observa cri st al es anaranj ados de f or ma pri smát i ca.
c)Azufreamorf o -MATERI ALES: - 1gdeaz uf r e - 1bal ón - Cri st al i zador -PROCEDI MI ENTO: - Fundi r1gr amodeazuf r een un bal ónhast aqueemi t avapor es, vol car l o sobr eeldi sposi t i vo quemuest r al a figur a3 ( est á en el manualdel abor at ori odeQuí mi ca) ,compr obarelest adoamorf oy l ael ast i ci daddel avari edadf ormada. -RESULTADOS:
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Sel l egaaobservarl af ormaci ón delazuf r eamorf oopl ást i coyal t ocar l osecompruebasupr opi edadpl ást i ca.
EXPERI MENTO N° 5:conf ecci óndel osmodel osdecel dasuni t ari as deempaquet ami entosmáscomunes. 1)MPAQU,AMI!,O CU-ICO SIMPL !. de coordinación: / 0to"os 1or ce(da: 2 &3rtices4*52 6*
Re(ación entre (a (ongitud de arista 7 e( Radio de( 8to"o: $r 6 a ficacia de( e"1a9ueta"iento: +$
7ocupado 7celda
( 6 -)π r =
a-
( 6 -)π r =
* 2r / -
π =
+
=
,.C2
2)EMPAQUETAMI ENTO CUBI CO DECUERPO CENTRADO
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!. de coordinación:2 0to"os 1or ce(da: 2 aristas4*52 < *centro 6$ Re(ación entre (a (ongitud de arista 7 e( radio de( 8to"o: -a
r =
6
ficacia de( e"1a9ueta"iento: /2
Bocu1ado $( A %) πr % = Bce(da a% 3)EMPAQUETAMI ENTO CUBI CO DECARACENTRADAS
$( A % ) πr % = = Ar > % %
=
%π = )@/2 2
!. de coordinación:*$ 0to"os 1or ce(da: 2 aristas4*52 < /caras4*5$6 Re(ación entre (a (ongitud de arista 7 e( radio de( 8to"o: =r> $6a$
Bocu1ado B ce(da
=
A ⋅ ( A % ) πr % a%
( A % ) πr % = Ar $*5 $
=
)@A
4)EMPAQUETAMI ENTO EXAGONAL COMPACTO
!. de coordinación:*$ 0to"os 1or ce(da: $ Para e( eE8gono =%ce(das>: *$ &3rticesE*5/ <$ carasE*5$ <%centro6/8to"os ficacia de( e"1a9ueta"iento: Par8"etros: a 6 anco de( eE8gono c6 a(tura distancia entre dos 1(anos a=2R c= √ 8 R / 3
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COC!"S#OES
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Ladensi daddelhi er r oesde29. 1875g/ml . La br ea en un sól i do amorf o yelpl ást i co ( t ermopl ást i co)esun s ól i docr i s t al i no Elhi dr óxi do de sodi o aldej arl o alambi ent e est e absor be l a humedad Elyodosesubl i macongr anf aci l i dad
RECOMENDACI ONES
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Se r ecomi enda l avarl os i nst r ument os a ut i l i zarpara un mej or uso. Par a elcál cul o de l a densi dad es necesari o una var i aci ón de vol umenmáspr eci sa
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BI BLI OGRAFI A I nt ernet : ht t p: //es. wi ki pedi a. org/wi ki /S%C3%B3l i do_amorf o ht t p: //qui mi ca. l agui a2000. com/qui mi caorgani ca/sol i doscri st al i nos -ht t p: //t ecnol ogi asel ect i vi dad. bl ogspot . com/2009/08/est adosol i dosol i do-amorf o-ysol i do. ht ml Libros: -QUI MI CA LACI ENCI ACENTRAL:BROWN,THEODORE,LEMAY,H. EUGENE.GrupoPr ent i ceHal l ,Hi spanoamer i canaS. A.Méxi co. -QUI MI CAGENERAL:WHI TTEN,KENNET;GAI LEY,KENNET;DAVI S RAYMOND.Ed.McGr aw Hi l l .I nt er amer i canadeMéxi co.España. -LACI ENCI AE I NGENI ERI ADELOSMATERI ALES:WI LLI AM, DONALD. Gr upoEdi t ori alI ber oamér i ca.Méxi co@
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