Fuerza intermoleculares
Fuerzas intermoleculares Las fuerzas intermoleculares son las fuerzas de atracción que existen entre las moléculas. Las fuerzas intramoleculares mantienen juntos los átomos en una molécula.
Intermolecular vs intramolecular
•
41 kJ para vaporizar (separar) 1 mol de agua (F. intermolecular)
•
930 kJ para romper todos los enlaces O-H en 1 mol de agua ( F. intramolecular) Generalmente, las fuerzas intermoleculares son mucho más débiles que las fuerzas intramoleculares.
“Medida” de fuerzas intermoleculares
punto de ebullición punto de fusión DHvap DHfus
11.2
Fuerzas intermoleculares y Estados de Agregación
En los líquidos las fuerzas intermoleculares tienen la suficiente intensidad para mantener las moléculas muy juntas. En los sólidos las fuerzas de atracción entre las partículas tienen la intensidad suficiente para frenar el movimiento molecular y obligar a las partículas a ocupar sitios específicos en un acomodo tridimensional.. En los gases las fuerzas de atracción intermolecular son insignificantes en comparación con las energías cinéticas de las moléculas; por ello las moléculas están muy separadas y en movimiento constante.
Clasificación de las fuerzas intermoleculares: Los tipos de fuerzas intermoleculares que se analizarán son: Puente de hidrógeno
Fuerzas de London Fuerzas dipolo-dipolo Fuerzas ión-dipolo
Fuerzas ión-dipolo inducido
Puente de hidrógeno Es un tipo de atracción intermolecular fuerte entre el
hidrógeno átomos muy electronegativos (F,O,N). Puede tratarse también del efecto en la misma molécula, llamándosele en este caso, Puente de Hidrógeno Intramolecular. Cuando la interacción es entre diferentes moléculas, se le llama Puente de Hidrógeno Intermolecular. Este tipo de átomos, siempre tiene pares de electrones no compartidos al formar moléculas. Ejemplo: HF, NH3 y H2O estas moléculas pueden formar enlaces por puente de hidrógeno.
Puente de Hidrógeno Intermolecular …..
Gaseoso
Puente de hidrógeno intramolecular El enlace de hidrógeno intramolecular, se presenta cuando el enlace es dentro de la misma molécula.
Acido salicílico
Como se puede observar en la molécula del acido salicílico, un enlace de hidrógeno intramolecular representado por la línea punteada, une el grupo ─OH a través del hidrógeno con el oxígeno del doble enlace del grupo ─COOH en la misma molécula.
Puente de hidrógeno intermolecular Esta interacción es mucho más fuerte que una interacción dipolo-dipolo en la
que no exista puente de hidrógeno.
Esto se manifiesta en las elevadas temperaturas de ebullición de los líquidos cuyas moléculas forman puentes de hidrógeno entre sí.
Dímero del ácido acético
Puente de hidrógeno Qué característica estructural es la que hace al agua tan diferente?
Sustancia
p.eb (°C)
µ (D)
H2O
100.0
1.87
NH3
-33.0
1.46
HF
19.9
1.92
Temperaturas de ebullición para HF, NH3 y H2O.
Puente de hidrógeno Podemos ver que, mientras el HF tiene sólo un átomo de
hidrógeno para establecer puentes, el amoniaco, aunque tiene tres, sólo tiene un par de electrones no compartidos sobre el nitrógeno. El agua, en cambio, tiene dos átomos de hidrógeno unidos al átomo de oxígeno, que a su vez tiene dos pares de electrones no compartidos. Esto permite que cada molécula de agua pueda participar simultáneamente en cuatro enlaces de puente de hidrógeno. H-F
Puentes de hidr贸geno del agua
Puente de hidrógeno: Alcoholes Tienen fórmula general R-O(-)-H(+), donde los símbolos - y +,
se refieren a que sobre el átomo junto al cual se escribieron, hay una carga negativa o positiva parcial, lo que justamente genera el momento dipolar. La molécula de metanol, puede interactuar fuertemente con uno de los pares de electrones no compartidos en el átomo de oxígeno de una molécula vecina, formando un “puente”, líneas punteadas, entre dos moléculas de metanol.
Fuerzas intermoleculares: En honor del físico Holandés Johannes van der Waals, se conocen como fuerzas de Van der Waals a las siguientes fuerzas.. Fuerzas de London Fuerzas dipolo-dipolo
Fuerzas ión-dipolo Fuerzas ión-dipolo inducido
Fuerzas intermoleculares
Fuerzas intramoleculares
Fuerzas de dispersión de London Estas fuerzas están presentes en moléculas no polares. En las moléculas no polares se puede producir de manera transitoria un desplazamiento relativo de los electrones originándose un polo positivo y otro negativo, a lo que se le llama dipolo instantáneo o transitorio, que produce dipolos inducidos con las moléculas vecinas, estableciéndose una débil atracción entre las moléculas. Ejemplo:
Distribución uniforme de carga
Fuerzas de dispersión de London Distribución asimétrica de los electrones
+
ee e-
e-
+
eee-
e-
Dipolo instantáneo
e-
Dipolo inducido
Molécula no polar
+ e-
ee e-
+ e-
eee-
+
+ e-
e-
e-
e-
-
ee-
e-
-
Fuerzas de London
Molécula no polar
Dipolo instantáneo
Dipolo instantáneo
Dipolo instantáneo
Molécula no polar
Dipolo inducido
Dipolo inducido
Ejemplo: H2
Fuerzas de dispersión de London Las moléculas grandes y complejas que poseen grandes nubes electrónicas que se distorsionan y polarizan fácilmente son las que presentan las fuerzas de London más fuertes. Polarizabilidad: grado en el cual la nube electrónica de un átomo o molécula puede distorsionarse por la acción de un campo eléctrico externo, o por la acción de otra molécula distorsionada. Las fuerzas de dispersión se hacen mas intensas al aumentar la masa molar y la magnitud de las fuerzas de dispersión.
Comparación masa molar y punto de ebullición Halógeno
M.M
N0 de e-
p. de ebullición (°C)
F2
38
18
-188.1
Cl2
71
34
-34.0
Br2
160
70
59.5
I2
254
106
185
Es más difícil separar a las moléculas de yodo que a las de bromo. También podemos decir que la cantidad de energía necesaria para separar a las moléculas de los halógenos, aumenta con el tamaño del halógeno.
Menos polarizable
Más polarizable
Tamaño de las moléculas de halógenos: F2 < Cl2 < Br2 < I2 MSc. Parada. Escuela de Química, UES.
HIDROCARBUROS Punto de ebullición
Punto de fusión
(°C)
(°C)
Hidrocarburo
Masa molar
Metano
16
-164
-182
Etano
30
-88.6
-183.3
Propano
44
-42.1
-187.9
n-butano
58
-0.5
-138.4
n-pentano
72
36.1
-130.2
n-hexano
86
69
-95
n-heptano
100
98.4
-90.6
n-octano
114
125.7
-56.8
n-nonano
128
150.8
-51.1
174.1
-29.7
n-decano 142UES. MSc. Parada. Escuela de Química,
Fuerzas Dipolo-dipolo Fuerzas de atracción entre moléculas polares. Las moléculas polares se atraen
cuando el extremo positivo de una de ellas está cerca del extremo negativo de otra. Las fuerzas dipolo-dipolo son efectivas cuando las moléculas polares están muy juntas,
generalmente son más débiles que las fuerzas ión-dipolo, aumentan al aumentar la polaridad.
Fuerzas Dipolo-dipolo
Fuerzas intermoleculares
+ + + H - I -----------------H – I --------------H - I
Fuerzas dipolo-dipolo
Fuerzas de atracción entre moléculas polares Orientación de moléculas polares en un sólido
Fuerzas ion dipolo Las fuerzas ion-dipolo tienen especial importancia en las
soluciones de sustancias iónicas en líquidos polares. Son atracciones entre un ión y el polo de carga opuesta de una molécula polar. La magnitud de la atracción aumenta con la carga del ión y la carga del dipolo
El ion positivo es rodeado por el dipolo orientado con su carga negativa y el ion negativo es rodeado por el dipolo orientado con su carga positiva. Ejemplo:
NaCl(s) + H2O(l)
Na+(ac) + Cl-(ac)
Fuerzas ion dipolo Fuerzas de atracción entre un ion y una molécula polar. Interacción ion-dipolo
Fuerzas ion dipolo inducido Tienen lugar entre un ión y una molécula no polar. La proximidad del ión provoca una distorsión en la nube electrónica de la molécula no polar que la convierte (de modo transitorio) en una molécula polarizada. En este momento se produce una atracción entre el ión y la molécula polarizada. Un ejemplo de esta interacción es la interacción entre el ión Fe2+ de la hemoglobina y la molécula de O2, que es no polar. Esta interacción es la que permite la unión reversible del O2 a la hemoglobina y el transporte de O2 desde los pulmones hacia los tejidos.
Tipo
Partículas
Fuerzas
Enlace
Estructurales
Intermoleculares
Iónico
Covalente no polar, covalente polar
Covalente Polar
cationes y aniones
moléculas no polares
Moléculas polares
Atracciones electrostáticas
Fuerzas de Dispersión o London
Propiedades 1.
Son duros.
2.
Puntos de fusión altos.
3.
Conducen la corriente eléctrica en solución acuosa o fundidos.
4.
Muchos son solubles en disolventes polares como el agua.
1.
Blandos
2.
Puntos de fusión extremadamente bajos o moderados
3.
Subliman (sólido a gas) en algunos casos.
4.
Soluble en algunos disolventes no polares.
5. 1.
No conducen la corriente eléctrica. Puntos de fusión bajos a moderados
Atracciones dipolo- 2. dipolo
Enlace de Moléculas con H Puente de hidrógeno MSc. unido N, O, Fde Química, hidrógeno Parada.aEscuela UES.
Solubles en algunos disolventes polares
1.
Puntos de fusión bajos a moderados.
2.
Solubles en algunos disolventes por enlace de hidrogeno y por algunos disolventes polares.
Ejemplos
NaCl, NaNO3.
MgO,
CO2, CCl4, CH4, I2.
CH3OCH3 CHCl3, HCl.
H2O, HF, NH3.