Propiedades de los líquidos

Los líquidos:

            Para comenzar a definir las propiedades de los líquidos, es importante tener en cuenta que un  líquido es un estado clásico de la materia con un volemen definido pero sin una forma determindada. Está compuesto de pequeñas partículas de materia vivrantes, ya sean átomos o moléculas unidas por enlaces químicos.

Al igual que un gas, un líquido tiene la capacidad de fluir y tomar la forma de su recipiente. Algunos líquidos se resisten  a ser comprimidos, mientras otros no. A diferencia de los gases, el líquido no se difunde para llenar el recipiente, sino que mantiene una densidad constante.

Siendo que la densidad de un líquido es similar al de la fase sólida del mismo elemento, y mucho mayor que su estado gaseoso; los sólidos y los líquidos son generalmente referidos con el término “materia condensada”. Mientras que la característica compartida de los gases y de los líquidos a fluir los convierte a ambos en “fluidos”.

Propiedades:

Tensión Superficial:

Una de las propiedades de los líquidos es la de su tendencia a tomar la forma de su recipiente. Sin embargo podemos observar cuando lavamos un coche que se forman círculos de agua sobre el chasis, en  lugar de formar una capa uniforme. La explicación a esto la podemos encontrar en  fuerzas intermoleculares del agua. Las moléculas en el interior del líquido experimentan de una fuerza en todas las direcciones, y por lo tanto, al experimentar fuerzas de la misma magnitud pero opuestas, las moléculas no tienden a moverse a ningún lado. Sin embargo, en la capa superficial son atraidas hacia abajo y hacia los lados pero no hacia arriba. Esto ocasiona que las moléculas de agua actuen como si estuviesen apretadas como si fuese una capa elástica. Por lo tanto, como hay poca o nula atracción entre las moléculas polares del agua con respecto a las de las moléculas no polares de un coche recién lavado, el agua asume la forma de un semicírculo apretado.

            La tensión superficial de un líquido está definido como la cantidad de energía requerida para que se extienda la superficie por unidad de area. Como es de esperarse, los líquidos que posseen grandes fuerzas intermoleculares también tienen la cualidad de poseer una gran tensión superficial. Por ejemplo: Por el simple hecho de la formación de puentes de hidrógeno, el agua es capaz de crear una mayor tensión superficial que la mayoría de los líquidos.

Capilaridad:

            Cuando un líquido asciende por un capilar espontaneamente una delgada capa de se adhiere a las paredes y se contrae, ocasionando que el líquido asienda por el capilar. Existen dos tipos de fuerzas que actuan en  este fenómeno de capilaridad. El primero se trata de las fuerzas intermoleculares al que denominamos fuerza de cohesión y la segunda es la atracción ejercida por las moléculas del líquido y aquellas moléculas no similares, o en otras palabras, las paredes del capilar. A esta fuerza se le conoce como adhesión. Si la adhesión es mayor que la cohesión, los contenidos del tubo son empujados hacia arriba a través de las paredes. Este proceso continua hasta que la fuerza de adhesión esté balanceada con el peso del agua en el tubo. Este fenómeno de capilaridad no es de ninguna manera algo universal entre líquidos. Cuando la fuerza de cohesión es más grande, como el caso del mercurio, se forma una depesión y el líquido asume una forma convexa con las paredes del tubo, a diferencia del agua (y cualquier líquido con mayor adhesión que cohesión) donde la forma se vuelve concava.

            La ley de Jurin define la altura que se produce al equilibrar el peso dde la columna del líquido y la fuerza de ascención ocacionado por la capilaridad. La altura h está dada en metros de una columna líquida está dada por esta ecuación:

  

El ángulo de contacto puede ser observado en el siguiente diagrama:

Viscosidad:

            La viscosidad es una medida de la resistencia de un líquido a fluir. Entre mayor sea, más lentamente fluirá. Los líquidos que tienen altas fuerzas intermoleculares tendrán una mayor viscosidad que aquellos líquidos que tienen fuerzas débiles entre sus moléculas. Por lo mismo, el agua tiene mayor viscosidad que muchos líquidos comunes por su cualidad de puentes de hidrógeno.

            Es importante notar como la viscosidad del glicerol es significativemente más grandes que muchos otros fluidos. Tiene la siguiente estructura:

            Al igual que el agua, puede formar puentes de hidrógeno, y también podemos observar que el glicerol  posee tres grupos –OH que pueden participar en la formación de tres puentes de hidrógeno con otras moléculas de glicerol. Además, por su forma, estas moléculas tienden a entredarse unas con otras en lugar de pasar por un lado como sustancias menos viscosas lo hacen. Esto también contribuye a su alta viscosidad.

            La viscosidad de un líquido siempre disminuye conforme la temperatura aumente. El aceite lubricante para los motores son calificados de acuerdo a sus viscosidades, y los expertos recomiendan usar aceite altamente viscosos en el verano y uno de baja viscosidad en el invierno. La temperatura promedio en la que opera el motor de un automovil puede ser muy alta en el verano, así que encender un motor con un aceite viscoso asegura que no se vuelva demasiado delgado el aceite. Mientras que en un clima frío, la temperatura de lel m0otor no subirá tanto, y un aceite viscoso se vuelve menos eficiente.

Tabla de Viscosidad de Líquidos Comunes a 20oC
Líquido	Viscosidad (Ns/m2)
Acetona	0.000316
Benzeno	0.000625
Tetracloruro de Carbono	0.000969
Etanol	0.0012
Eter-etíl	0.000233
Glicerol	1.49
Mercurio	0.001554
Sangre	0.004
Agua	0.00101

Densidad:

La densidad de un líquido se refiere a la cantidad de materia que contenga por unidad de volumen. Su símbolo más común es la letra griega rho. Matemáticamente, de puede calcular dividiendo la masa sobre el volumen:

donde:

En ciertos casos, la densidad se define como unidad de peso sobre unidad de volumen. Aunque esta cantidad es más apropiadamente llamada peso específico. Las densidades cambian dependiendo que que material se esté tratando, así que la densidad es un concepto muy relecante cuando hablamos de flotación. Es sabido que el Osmio y el Iridio son los elementos más densos bajo condiciones STP. Aunque no sean los materiales más densos.

            Los fluidos menos densos flotan en fluidos más densos si estos no se mezclan. El ejemplo más ilustrarivo es el agua y el aceite. El aceite tiene una densidad menor a un gramo por militro, y el agua tiene una densidad de un gramo por mililitro. Por lo que el aceite flota en el agua. La densidad es una propiedad intensiva.

Bibliografía

·      http://es.wikipedia.org/wiki/Capilaridad

·      Raymond Chang, General Chemistry: The Essential Concepts 5th edition

·      http://en.wikipedia.org/wiki/Density