Fuerzas intermoleculares
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Fuerza intermoleculares
Fuerzas intermoleculares
11.2
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
En los líquidos las fuerzas intermoleculares tienen la suficiente intensidad paramantener las moléculas muy juntas.En los sólidos las fuerzas de atracción entre las partículas tienen la intensidadsuficiente para frenar el movimiento molecular y obligar a las partículas a ocupar sitiosespecíficos en un acomodo tridimensional..En los gases las fuerzas de atracción intermolecular son insignificantes en comparacióncon las energías cinéticas de las moléculas; por ello las moléculas están muy separadasy en movimiento constante.
Fuerzas intermoleculares y Estados de Agregación
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
…..
El enlace de hidrógeno intramolecular, se presenta
cuando el enlace es dentro de la misma molécula.
Como se puede observar en la molécula del acido salicílico, un enlace dehidrógeno 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.
Acido salicílico
Puente de hidrógeno intramolecular
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 intermolecular
Sustancia p.eb (°C) µ (D)
H2O 100.0 1.87
NH3 -33.0 1.46
HF 19.9 1.92
Qué característica estructural es la que hace al agua tan diferente?
Temperaturas de ebullición para HF, NH3 y H2O.
Puente de hidrógeno
Puente de hidrógeno
Podemos ver que, mientras el HF tiene sólo un átomo dehidrógeno para establecer puentes, el amoniaco, aunquetiene tres, sólo tiene un par de electrones no compartidossobre el nitrógeno. El agua, en cambio, tiene dos átomosde hidrógeno unidos al átomo de oxígeno, que a su veztiene dos pares de electrones no compartidos. Estopermite que cada molécula de agua pueda participarsimultáneamente en cuatro enlaces de puente dehidrógeno.
H - F
Puentes de hidrógeno 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, hayuna carga negativa o positiva parcial, lo que justamente genera elmomento dipolar.
La molécula de metanol, puede interactuarfuertemente con uno de los pares de electronesno compartidos en el átomo de oxígeno de unamolécula vecina, formando un “puente”, líneaspunteadas, 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 LondonEstas fuerzas están presentes en moléculas no polares.
En las moléculas no polares se puede producir de manera transitoriaun desplazamiento relativo de los electrones originándose un polopositivo y otro negativo, a lo que se le llama dipolo instantáneo otransitorio, que produce dipolos inducidos con las moléculasvecinas, estableciéndose una débil atracción entre las moléculas.
Ejemplo:
Distribución uniforme de carga
e-
e-
e-e-
e-
e-
e-e-
e-
e- e-
e-
+- + -
+ -
e-
e-
e-e-
e-
e-
e-e-
e-
e- e-
e-
+- + -
+ -
Fuerzas de dispersión de London
Molécula no polar
Distribución asimétrica de los electrones
Dipolo instantáneo Dipolo inducido
Fuerzas de London
Molécula no polar
Dipolo instantáneo Molécula no polar
Dipolo instantáneo Dipolo
inducido
Dipolo inducidoDipolo instantáneo
Ejemplo: H2
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.
Fuerzas de dispersión de London
MSc. Parada. Escuela de Química, UES.
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
Comparación masa molar y punto de ebullición
Es más difícil separar a las moléculas de yodo que a las de bromo. Tambiénpodemos decir que la cantidad de energía necesaria para separar a las moléculas delos halógenos, aumenta con el tamaño del halógeno.
Tamaño de las moléculas de halógenos: F2 < Cl2 < Br2 < I2
Más polarizableMenos polarizable
MSc. Parada. Escuela de Química, UES.
Hidrocarburo Masa molarPunto de ebullición
(°C)
Punto de fusión
(°C)
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
n-decano 142 174.1 -29.7
HIDROCARBUROS
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 lassoluciones de sustancias iónicas en líquidos polares. Sonatracciones entre un ión y el polo de carga opuesta de una moléculapolar. La magnitud de la atracción aumenta con la carga del ión y lacarga 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 de atracción entre un ion y una molécula polar.
Fuerzas ion dipolo
Interacción ion-dipolo
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.
Fuerzas ion dipolo inducido
MSc. Parada. Escuela de Química, UES.
Tipo
Enlace
Partículas
Estructurales
Fuerzas
Intermoleculares
Propiedades Ejemplos
Iónico cationes y
aniones
Atracciones
electrostáticas
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.
NaCl, MgO,
NaNO3.
Covalente
no polar,
covalente
polar
moléculas no
polares
Fuerzas de
Dispersión o
London
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. No conducen la corriente eléctrica.
CO2,
CCl4, CH4, I2.
Covalente
Polar
Moléculas
polares
Atracciones dipolo-
dipolo
1. Puntos de fusión bajos a moderados
2. Solubles en algunos disolventes polares
CH3OCH3
CHCl3, HCl.
Enlace de
hidrógeno
Moléculas con H
unido a N, O, F
Puente de
hidrógeno
1. Puntos de fusión bajos a moderados.
2. Solubles en algunos disolventes por
enlace de hidrogeno y por algunos
disolventes polares.
H2O, HF, NH3.