Fuerzas intermoleculares

Patricia V. Demkura ILSE 2013

Fuerzas intermoleculares

Patricia V. Demkura


Estados de agregación de la materia: ¿ que pasa a nivel submicroscópico?

Gases

- Mayor distancia entre partículas- Distancia entre partículas menor- Fuerzas de atracción débiles

- Fuerzas de atracción más intensas que en los gases

Líquidos Sólidos

Para que se produzca un cambio o pasaje de estado, es necesario entregar energía a las partículas para vencer las fuerzas de atracción.

Fuerzas de atracción más intensas : Mayores puntos de fusión y

ebullición


Distintos tipos de partículas

Compuestos iónicos Compuestos covalentes o moleculares

-Formadas por iones de carga opuesta

-NO FORMAN MOLECULAS!!!!

-Consisten en moléculas individuales

-Cada molécula está formada por un conjunto de átomos que comparten electrones entre si mediante enlaces covalentes


Compuestos iónicos

-La fuerza de atracción entre cationes y aniones es de gran intensidad

-Forman redes cristalinas extensas

- Para que un compuesto iónico cambie de estado, se necesita vencer la fuerza de atracción entre cationes y aniones.

- Por eso los compuestos iónicos tienen altos puntos de fusión ( en el caso del NaCl cerca de 800ºC!!!!)


Compuestos covalentes

Fuerzas intermoleculares

Fuerzasintramoleculares

En compuestos covalentes pueden distinguirse dos tipos de fuerzas:

Fuerzas intramoleculares: Son las fuerzas del enlace covalente, que mantienen los átomos unidos dentro de una molécula

Fuerzas intermoleculares: Son fuerzas de naturaleza electrostática que intervienen en la atracción entre moléculas.

Son de menor intensidad que las fuerzas de enlace y son responsables de fenómenos físicos como los puntos de fusión y ebullición y la solubilidad


Fuerzas intermolecularesExisten distintos tipos de fuerzas intermoleculares, las principales son

• Fuerzas de London

• Interacciones dipolo-dipolo

• Interacciones ión-dipolo

• Puente de hidrógeno


Fuerzas de LondonExisten en todas las sustancias covalentes

Son el único tipo de fuerzas intermoleculares existentes entre moléculas no polares

Son atracciones entre moléculas causadas por dipolos transitorios

Los dipolos transitorios se generar a causa del movimiento de los electrones en una molécula e inducen dipolos transitorios en moléculas cercanas.

δ- del dipolo transitorio

δ+ del dipolo transitorio

dipolo transitorio inducido

Atracción entre dipolos transitorios

El dipolo transitorio puede provocar dipolos

transitorios en moléculas vecinas


Fuerzas de LondonMientras más electrones tenga una molécula, es más polarizable

Es por eso que las fuerzas de London aumentan con el tamaño molecular

SustanciaMasa molecular

Temp. fusión

Temp. ebullición

F2 38 -220 -188

Cl2 71 -102 -34

Br2 159,8 -7 59

I2 253,8 83 184

F2 Cl2

Br2 I2


Interacción Dipolo-DipoloSe producen únicamente entre moléculas polares

Las moléculas polares poseen dipolos permanentes

La interacción dipolo-dipolo se da por la atracción entre densidades de carga parciales de signo opuesto en moléculas cercanas entre sí.

Las moléculas polares se atraen por interacciones Dipolo- Dipolo y ademáspor fuerzas de London


Fuerzas ión-dipoloSon fuerzas de atracción que existen entre las densidades parciales de carga de una molécula polar y un ión

Explican la solubilidad de sales en solventes polares


Puente de HidrógenoSe da entre moléculas polares que contienen enlaces muy polares: Enlaces O-H Ej: H2O AguaEnlaces F-H Ej: HF Fluoruro de HidrógenoEnlaces N-H Ej: NH3 Amoníaco

Se produce una fuerza de atracción más intensa que un dipolo-dipolocomún, entre el Hidrógeno unido a Oxígeno, Nitrógeno o Fluor de unamolécula con el Oxígeno, Nitrógeno o Fluor de otra molécula que posea unpar de electrones libres


Puente de HidrógenoLos puentes de hidrógeno explican los altos puntos de fusión y ebullición del H2O

SustanciaMasa

molecularTemp. fusión

Temp. ebullición

H2O 18 0 100

H2S 34,1 -86 -60

H2Se 81 -66 -41

H2Te 129,6 -49 -2

H2Po 211 -35,3 36,1


Fuerzas intermoleculares y propiedades físicas

Las fuerzas intermoleculares determinan las propiedades físicas de una sustancia.

A mayores fuerzas intermoleculares mayores puntos de fusión o ebullición

Cuando una sustancia molecular pasa de la fase líquida (o sólida) para la fase gaseosa, ocurre la ruptura de los enlaces intermoleculares.

Gases Líquidos Sólidos



Dos sustancias con el mismo tipo de interacción intermolecular, se espera que la que tenga mayor tamaño (estimado generalmente, por la masa molecular) tenga mayores puntos de fusión y ebullición.

Ejemplo:

Ambas son no polares (µtotal)=0

Sus moléculas interaccionan únicamente por fuerzas de London

Masa molecular: 44 154Pto de ebullición: -78ºC 77ºCA temp. ambiente: Gas Líquido


Dos sustancias con masas moleculares y tamaños aproximadamente iguales, se espera que la que posea fuerzas intermoleculares más intensas presente mayor punto de ebulliciónEjemplo:


El H2O es polar (µtotal)≠0LondonDipolo-dipoloPuente de Hidrógeno

El CH4 es no polar (µtotal)=0London

Masa molecular: 18 16Pto de ebullición: 100ºC -164 ºCA temp. ambiente: Líquido Gas


Solubilidad

• Las fuerzas intermoleculares determinan la solubilidad de los compuestos.

• La regla general es que lo semejante disuelve a lo semejante, las sustancias polares se disuelven en solventes polares y las no polares en solventes no polares.

Soluto Solvente

Soluble: hay interacción de fuerzas entre soluto y solvente

(ej: Agua y alcohol)

Insoluble: No hay interacción de fuerzas entre soluto y solvente

(ej: Cera y agua)


• Solución de cloruro de sodio (soluto iónico) en agua (solvente polar). Se necesita una gran cantidad de energía para separar los iones del cloruro de sodio pero el agua puede separarlos porque los solvata.

• Es decir, las moléculas de agua rodean al ión con el extremo adecuado del dipolo del agua hacia el ión. Es una interacción ión – dipolo

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1er caso: soluto iónico en solvente polar


2do caso: soluto polar en solvente polar

Solución de alcohol en agua (soluto polar) en agua (solvente polar). Las moléculas de agua rodean a las moléculas de alcohol con el extremo adecuado del dipolo del agua hacia el dipolo de la molécula polar por interacción dipolo – dipolo


• Como el cloruro de sodio (soluto iónico) en el hexano (solvente no polar).

• En este caso no se produce la disolución del soluto porque las moléculas no polares de los hidrocarburos que constituyen las gasolinas no solvatan a los iones y no pueden superar la gran energía necesaria para romper la red cristalina.

3er caso: soluto iónico en solvente no polar


• Parafina que se disuelve en hexano.

• La parafina está constituida por largas moléculas de hidrocarburo y por tanto son moléculas no polares que se atraen débilmente, y estas atracciones se compensan fácilmente con las Fuerzas de London con el solvente. El soluto se disuelve en el solvente

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4to caso: soluto no polar en solvente no polar


• La parafina y el agua.

• Las moléculas no polares sólo se atraen débilmente y se necesita poca energía para separarlas. El problema es que las moléculas de agua se atraen tan fuertemente entre sí, por puentes de hidrógeno, dipolo-dipolo. La molécula no polar debería desplazar a estos enlaces, pero no puede hacerlo. El soluto no se disuelve en el solvente.

• La red de puentes de hidrógeno de las moléculas de agua excluye a las moléculas de parafina.

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5to caso: soluto no polar en solvente polar

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