- MODULO II - Fuerzas Intermoleculares - 2015 - Copia

8/19/2019 - MODULO II - Fuerzas Intermoleculares - 2015 - Copia

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Intermolecular

Forces

Fuerzas intermoleculares

Líquidos y Sólidos

3008989- Profesor D. Barragán - 2015


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Estados de la materia

La diferencia fundamental es la distanciaentre partículas

No limitarnos a la descripción geométrica de los estados de agregación de lamateria: forma, volumen, distancia, superficie………………!!!!!


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Forces


En los líquidos y sólidos las partículas están mucho más cercalas una de las otras, comparados con los gases, por esto lasllamamos fases condensadas.

Disminución de la distancia entre partículas y pérdida significativa de energíacinética.


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• Los estados de lamateria en función de latemperatura obedecen

un balance de doscantidades antagonistas:

La energía cinética de las

partículas. física La fuerza de atracción

entre partículas. química



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Forces

Cambios de fase: cambio físico

El propano líquido es un buen ejemplo que ilustracomo los cambios de presión producen cambios defase.

Cómo definir presión de un gas?. Tendencia natural a

escapar para ocupar todo el volumen….


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Forces

Cuando una molécula que hace parte del estado líquido,pasó a hacer parte del estado gaseoso, es porque “rompió” todas las fuerzas intermoleculares que actuaban sobre ella.Por tanto podemos definir los cambios de fase como el rompimiento del balance antagónicoentre energía cinética y fuerza de atracción intermolecular: predomina la energía cinética,

predominan las dos o predominan las fuerzas de atracción intermoleculares.

Cambios de fase: cambio físico


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Fuerzas intermoleculares- fuerzas de Van de Waals -

Las atracciones entre moléculas son mucho más débiles que lasatracciones entre átomos que los mantienen unidos en una molécula

(enlace químico). Pero son lo suficientemente “fuertes” para determinaro controlar las propiedades fisicoquímicas de la materia: temperaturade ebullición y fusión, presión de vapor, viscosidad,…

Es importante comparar energía y distancia entre atracciones intramolecularesy atracciones intermoleculares.



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Fuerzas de van der Waals

• Interacciones dipolo-dipolo

• Puentes de hidrógeno

• Fuerzas de dispersión deLondon


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Interacciones Ion-Dipolo

• La consideramos un cuarto tipo de fuerzasintermoleculares, y son importantes endisoluciones de iones en agua o solventes

polares.


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Forces

Interacciones Dipolo-Dipolo

• Las moléculas condipolos permanentes seatraen las unas a las

otras.

El lado positivo de una esatraido por el lado negativo deotra.

Se necesita que las moléculasestén lo suficientemente cercauna de otras.



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Interacciones Dipolo-Dipolo

Entre cuáles cantidades hay correlación

directa?


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Intermolecular Forces


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Fuerzas de dispersión de London

Los electrones en el orbital 1s se repelen ymantienen lejos el uno del otro, peroocasionalmente pueden encontrarse del mismolado del átomo. Podemos afirmar que por instantesel átomo de He se polariza!!!!!!



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Forces

Un átomo de He instantáneamente polarizado (polarizabil idad )puede inducir un dipolo en otro átomo de He que se aproximepor repulsión de su nube electrónica.

LAS FUERZAS DE DISPERSIÓN SON ATRACCIONESENTRE UN DIPOLO INSTANTÁNEO Y UN DIPOLOINDUCIDO, y están siempre presentes en todo tipo demoléculas !!!!!

Fuerzas de dispersión de London


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Forces

Factores que afectan las fuerzasde dispersión

La forma de las moléculas:moléculas largas y pocovoluminosas tienen fuerzas de

dispersión más fuertes que lascortas y voluminosas (n-pentano vsneopentano). Esto se debe alincremento en el área superficialde la molécula.


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Forces

• Tienden a aumentar con el aumento en el

peso molecular• Átomos más grandes con nubes electrónicas

mas grandes, tienden a ser mas polarizables.

Factores que afectan las fuerzasde dispersión


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Cómo explicar esto?



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Puentes de hidrógeno

• Las interacciones dipolo-dipolocuando el H se enlaza a N, O, o

F son inusualmente fuertes

• A estas interacciones dipolo-dipolo específicas las llamamospuentes de hidrógeno


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Puentes de hidrógeno

Surge en parte a laalta electronegatividaddel N, O y F

Hay que anotar que en los puentes de hidrógeno,el núcleo del átomo de hidrógeno queda“expuesto”.



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Quién tiene el mayor efecto?Interacciones dipolo-dipolo vs fuerzas de dispersión

• Entre moléculas de tamaño y formacomparable las interacciones dipolo-

dipolo son dominantes• Entre moléculas de diferente longitud

“lineal”, si una es mucha mas larga que

otra las fuerzas de dispersión dominany determinan las propiedadesfisicoquímicas


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Fuerzas intermoleculares- fuerzas de Van de Waals -



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Summary


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Resumen


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Las fuerzas intermoleculares determinanmuchas propiedades fisicoquímicas

. Viscosidad

. Tensión superficial

. Presión de vapor

. Cambios de fase

. Solubilidad


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Viscosidad(no es equilibrio, es transporte)

• viscosidad: resistencia de unlíquido a fluir.

• Esta relacionada con lafacilidad con la que planos demoléculas del líquido deslizanunos sobre otros.

• Aumenta con la magnitud delas fuerzas intermoleculares ydisminuye con la temperatura.



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Tensión superficial

La tensión superficial esconsecuencia del desbalancede fuerzas intermoleculares queexperimentan las moléculas enla superficie: hay una resultanteneta orientada hacia el seno dellíquido. Se puede entendercomo una resistencia alincremento del área superficial.


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Cambios de fase


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Cambios energéticos asociados a loscambios de fase

• Calor de Fusión: a la temperatura de fusión, es la energía quese requiere para cambiar de estado sólido a líquido.

• Calor de Vaporización: a la temperatura de ebullición, es laenergía que se requiere para cambiar de estado líquido a gas.



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Presión de vapor

Es consecuencia de que lasmoléculas en la superficietienen mayor energíacinética, así transitan con

mayor facilidad a la fasegaseosa. La fracción demoléculas que transita a lafase gaseosa aumenta conla temperatura. La fasegaseosa en equilibriodinámico con el líquidoejerce una presión que sedenomina presión de vapor .



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Presión de vapor-punto de ebullición

• El punto de ebulliciónse define como latemperatura a la quela presión de vapor esigual a la presiónatmosférica.

• Se denomina puntode ebullición de unnormal a latemperatura en la quela presión de vapor esde 760 mmHg..3008989- Profesor D. Barragán - 2015


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Diagramas de equilibrio entre los estadosde la materia


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Sólidos

Cristalino—laspartículas están en unaestructura altamenteordenada

Amorfos—no hayuna organizaciónclaramente definida.


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Atracciones en cristales iónicos

El empaquetamiento de iones obedece a una

maximización de las atracciones y unaminimización de las repulsiones



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Sólidos critalinos

La geometría sedefine a partir de laestructura mínima

que se repite: celdaunitaria.


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Sólidos iónicos

Fórmulas empíricas?(a) verde: cloro; gris: cesio

(b) amarillo: azufre; gris: zinc

(c) verde: calcio; gris: fluor

CsCl ZnS CaF2 (a) (b) (c)


Ti d l l ólid


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Tipos de enlace en los sólidoscristalinos



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Redes covalentes y sólidos moleculares

• Diamante: red de enlaces covalentes

• Grafito: sólido molecular, fuerzas de van derwaals


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Sólidos metálicos

• No están unidos porenlaces covalentes,pero son tan fuertes queno pueden ser de vander waals.

• Los electrones de lascapas de valencia se

deslocalizan a travésdel sólido.


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