FUERZAS INTERMOLECULARES

ANTECEDENTES

• FUERZAS INTRAMOLECULARES: Fuerzas que se dan en el interior de las moléculas, enlace.

• FUERZAS INTERMOLECULARES: Se definen como el conjunto de fuerzas atractivas y repulsivas que se producen entre las moléculas como consecuencia de la presencia o ausencia de electrones.Son interacciones entre moléculas. Mantienen unidas las moléculas de las sustancias covalentes, permitiendo que aparezcan en estado sólido o líquido o que se disuelvan en otras sustancias.

ENLACES QUÍMICOS

1• ESCRIBE 2 DIFERENCIAS ENTRE

LOS ENLACES IÓNICOS Y COVALENTES.

• INDICA LOS TIPOS DE ENLACES COVELENTES QUE EXISTEN Y LA DIFERENCIA BÁSICA ENTRE ELLOS.

FORMAS CRISTALINAS

• IÓNICO

• METÁLICO

• COVALENTE

2• MENCIONA 3 PROPIEDADES DE

LOS COMPUESTOS IÓNICO Y 3 DE COMPUESTOS COVALENTES

DISTINCIONESFuerzas intermoleculares:1.Son muy dependientes de la temperatura, un aumento de temperatura produce un decremento de las fuerzas intermoleculares.2.Son mas débiles que los enlaces químicos, del orden de 100 veces menor3.La distancia de unión es a nivel de micras4.Las uniones no están direccionadas.

Enlaces Quimicos:1.No son tan dependientes de la temperatura2.Son más fuertes que las fuerzas intermoleculares3.La distancia de unión es muy pequeña, a nivel de Amstrongs4.Las uniones están direccionados.

3• ¿CUÁL CONSIDERAS QUE ES LA

DIFERENCIA MÁS IMPORTANTE ENTRE LAS INTERACCIONES MOLECULARES Y LOS ENLACES QUÍMICOS?

Estados de la materiaLa diferencia fundamental entre los estados de la materia es la distancia entre las partículas.

Estados de la materia

Debido a que en los estados líquido y sólido las partículas están cercanas entre sí, nos referimos a ellos como fases condensadas.

Estados de la materia• El estado en el que se encuentra una

sustancia a una temperatura y presión particulares depende de dos entidades antagónicas:– La energía cinética de las partículas.– La fuerzas de las atracciones entre las

partículas.

4• EXPLICA EL ANTAGONISMO ENTRE

ENERGÍA CINÉTICA Y LA FUERZA DE ATRACCIÓN ENTRE MOLÉCULAS

Fuerzas intramoleculares

Las atracciones entre moléculas no son por mucho tan intensas como las atracciones intramoleculares que mantienen unidos a los compuestos.

Fuerzas intermoleculares

Sin embargo, son lo suficientemente intensas para controlar las propiedades físicas, como los puntos de ebullición y fusión, presiones de vapor y viscosidades.

Fuerzas intermoleculares

A estas fuerzas intermoleculares como grupo se les conoce como fuerzas de van der Waals.

Fuerzas intermolecularesFuerzas intermoleculares son fuerzas de atracción entre las moléculas.Fuerzas intramoleculares mantienen juntos a los átomos en una molécula. intermolecular contra intramolecular• 41 kJ para evaporar 1 mol de agua (inter)• 930 kJ para romper todos los enlaces O-H en 1 mol de

agua (intra)

Por lo general, las fuerzas intermoleculares son mucho más débiles que las fuerzas intramoleculares.

“Medida” de fuerza intermolecular punto de ebullición punto de fundición

DHvap

DHfus

DHsub

Fuerzas de van der WaalsInteracciones a) dipolo-dipolob) Ión – dipoloc) Ión dipolo inducidod) dipolo- dipolo inducido

• Puentes de hidrógeno• Fuerzas de dispersión de

London

VAN DER WAALSSE CLASIFICAN EN :

a) DIPOLO – DIPOLO

Son las fuerzas que ocurren entre dos moléculas con dipolos permanentes. Estas funcionan de forma similar a las interacciones iónicas, pero son más débiles debido a que poseen solamente cargas parciales. Un ejemplo de esto puede ser visto en el ácido clorhídrico:

Interacciones dipolo-dipolo

Mientras más polar la molécula, más alto su punto de ebullición.

b) ION – DIPOLO:

Fuerzas de atracción entre moléculas 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

Interacciones ión-dipolo• Las interacciones ión-

dipolo (un cuarto tipo de fuerza), son de importancia en las disoluciones de iones.

• La intensidad de estas fuerzas hace posible que las sustancias iónicas se disuelvan en disolventes polares.

c)FUERZAS ION-DIPOLO INDUCIDO:

Tienen lugar entre un ión y una molécula apolar. La proximidad del ión provoca una distorsión en la nube electrónica de la molécula apolar que 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 Fe++ de la hemoglobina y la molécula de O2, que es apolar. 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.

d)FUERZAS DE INDUCCIÓN(dipolo-dipolo inducido):

Tienen lugar entre una molécula polar y una molécula apolar. En este caso, la carga de una molécula polar provoca una distorsión en la nube electrónica de la molécula apolar y la convierte, de modo transitorio, en un dipolo. En este momento se establece una fuerza de atracción entre las moléculas. Gracias a esta interacción, gases apolares como el O2, el N2 o el CO2 se pueden disolver en agua.

FUERZAS DE DISPERSIÓN O LONDON

Son pequeñas y transitorias fuerzas de atracción entre moléculas no polares.Son más intensas en las moléculas no polares más grandes que en las pequeñas.Son de mayor magnitud en el Br2, que en el I2, que en el F2.

Fuerzas de dispersión de London

Las fuerzas de dispersión de London, o fuerzas de dispersión, son las atracciones entre un dipolo instantáneo y un dipolo inducido.

Factores que afectan las fuerzas de London

• La forma de la molécula afecta la intensidad de las fuerzas de dispersión: las moléculas grandes y delgadas (como el n-pentano) tienden a tener fuerzas de dispersión más intensas que las cortas y gruesas (como el neopentano).

• Esto se debe a la mayor área de contacto en el n-pentano.

Factores que afectan las fuerzas de London

• La intensidad de las fuerzas de dispersión tiende a aumentar con pesos moleculares mayores.

• Los átomos grandes tienen nubes de electrones más grandes, las cuales son más fáciles de polarizar.

FUERZAS DE DISPERSIÓN DE LONDON

INTERACCIONES DIPOLO- DIPOLO

¿Cuál tiene un efecto mayor?

• Si dos moléculas son de tamaño y forma comparables, las interacciones dipolo-dipolo serán probablemente la fuerza dominante.

• Si una de las moléculas es mucho más grande que la otra, las fuerzas de dispersión probablemente determinarán sus propiedades físicas.

Las interacciones dipolo-dipolo o las fuerzas de dispersión

¿Cómo se explica esto?

• La serie no polar (SnH4 a CH4) sigue la tendencia esperada.

• La serie polar sigue la tendencia del H2Te al H2S, pero el agua es una gran anomalía.

Puentes de hidrógeno• Las interacciones

dipolo-dipolo experimentadas cuando el H se enlaza a N, O o F son inusualmente intensas.

• Llamamos a estas interacciones puentes de hidrógeno.

Puentes de hidrógeno• Los puentes de

hidrógeno surgen, en parte, de la alta electronegatividad del nitrógeno, oxígeno y flúor.

PUENTES DE HIDRÓGENO

PUENTES DE HIDRÓGENO EN PROTEÍNAS

PENTES DE HIDRÓGENO EN ADN

Puentes de hidrógeno

Dipolo-dipolo normal

Dispersión de London

Aumento en la intensidad de los diferentes tipos de fuerzas

RESUMEN INTERACCIONES NO COVALENTES

Resumen de las fuerzas intermoleculares

REVISAR• http://

concurso.cnice.mec.es/cnice2005/93_iniciacion_interactiva_materia/curso/materiales/estados/cambios.htm

Las fuerzas intermoleculares afectan varias propiedades físicas

La intensidad de las atracciones entre las partículas puede afectar enormemente las propiedades de una sustancia o disolución.

Viscosidad• A la resistencia de un

líquido a fluir se le llama viscosidad.

• Está relacionada con la facilidad con la que las moléculas pueden moverse entre sí.

• La viscosidad aumenta con fuerzas intermoleculares intensas y disminuye con temperaturas más altas.

Tensión superficial

La tensión superficial resulta de la fuerza interna neta experimentada por las moléculas en la superficie de un líquido.

Cambios de fase

Cambios de energía asociadoscon cambios de estado

El calor de fusión es la energía requerida para cambiar un sólido en su punto de fusión a un líquido.

Cambios de energía asociadoscon cambios de estado

El calor de vaporización se define como la energía requerida para cambiar un líquido en su punto de ebullición a un gas.

Cambios de energía asociadoscon cambios de estado

• El calor adicionado al sistema en los puntos de fusión y de ebullición hace que las moléculas se alejen unas de otras.

• La temperatura de la sustancia no se eleva durante un cambio de fase.

Presión de vapor• Algunas moléculas en un líquido tienen la energía suficiente

para escapar a cualquier temperatura.• A medida que la temperatura se eleva, la fracción de

moléculas que tienen la energía suficiente para escapar aumenta.

Presión de vapor

A medida que más moléculas escapan del líquido, la presión que ejercen aumenta.

Presión de vaporEl líquido y el vapor alcanzan un estado de equilibrio dinámico: las moléculas del líquido se evaporan y las moléculas del vapor se condensan a la misma velocidad.

Presión de vapor• El punto de ebullición de

un líquido es la temperatura a la que su presión de vapor es igual a la presión atmosférica.

• El punto de ebullición normal es la temperatura a la que su presión de vapor es de 760 torr.

PUNTO DE EBULLICIÓN Y PESO MOLECULAR

AGUA E IMPUREZAS

Sólidos• Podemos dividir

a los sólidos en dos grupos:

1. Cristalinos. En los que las partículas están en arreglos altamente ordenados.

Sólidos

2.Amorfos. En los que no existe un orden en el arreglo de las partículas.

CRISTALIZACIÓN

PUNTO DE FUSIÓN• El punto de fusión (o,

raramente, punto de licuefacción) es la temperatura a la cual se encuentra el equilibrio de fases sólido-líquido, es decir la materia pasa de estado sólido a estado líquido, se funde. Cabe destacar que el cambio de fase ocurre a temperatura constante. El punto de fusión es una propiedad intensiva.

• http://es.wikipedia.org/wiki/Punto_de_fusi%C3%B3n

PUNTO DE FUSIÓN

Atracciones en los cristales iónicos

En los cristales iónicos, los iones se empacan de tal manera que maximizan las atracciones y minimizan las repulsiones entre los iones.

Sólidos cristalinosDebido al orden en un cristal, podemos enfocarnos en el patrón repetitivo del arreglo llamado celda unitaria.

Sólidos cristalinos

Existen varios tipos de arreglos básicos en los cristales, como los mostrados arriba.

Tipos de enlaces en los sólidos cristalinos

Red covalente y sólidos moleculares

• Los diamantes son un ejemplo de un sólido de red covalente, en el que los átomos están enlazados covalentemente entre sí.– Tienden a ser duros y a tener puntos

de fusión altos.

Red covalente y sólidos moleculares

• El grafito es un ejemplo de un sólido molecular, en el que los átomos se mantienen juntos a través de fuerzas de van der Waals.– Tienden a ser blandos y a tener

puntos de fusión más bajos.

SOLUBILIDAD DE COMPUESTOS ORGÁNICOS

Las fuerzas intermoleculares determinan la solubilidad de los compuestos orgánicos.

Regla general: “Lo semejante disuelve a lo semejante”

“Sustancias polares se disuelven en solventes polares y las no polares en disolventes no polares”

Para que un soluto se disuelva en un solvente es necesario que las fuerzas que se originen entre soluto y solvente sean similares a las que existían originalmente en el soluto.

Solvatación

Proceso mediante el cual las unidades estructurales del soluto son separadas y rodeadas por las moléculas del solvente

Solventes próticos

Son aquellos que tienen en su estructura hidrógeno unido a un elemento muy electronegativo como el nitrógeno y el oxígeno.

Ejemplos:

H2O y CH3CH2OH

Solventes apróticosSon disolventes polares que no contienen hidrógeno potencialmente ácido (no tienen hidrógeno unido a O o N).

Ejemplos: O O ║ ║CH3 – S – CH3 H – C – N (CH3)2

Dimetilsulfóxido N,N-dimetilformamida

SOLUBILIDAD DE ALCOHOLES EN AGUA

Alcohol Solubilidad(g/ 100 g H2O)

CH3OH ∞CH3CH2OH ∞CH3CH2CH2OH ∞CH3CH2CH2CH2OH 7.9CH3CH2CH2CH2CH2OH 2.3CH3CH2CH2CH2CH2CH2OH 0.6CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2OH 0.2CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2OH 0.05