Tema 4. Fuerzas intermoleculares

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1 Tema 4: Fuerzas intermoleculares Química para biólogos Slide 1 of 35 Contenidos 4-1 Electronegatividad 4-2 Polaridad de enlace y molécula: momento dipolar 4-3 Fuerzas intermoleclares 4-4 Puentes de hidrógeno 4-5 Propiedades relacionadas con la fuerzas intermoleculares Diapositiva 2 de 36 1

2 Electronegatividad Diapositiva 3 de 36 Polaridad de enlace Polaridad de moléculas Momento dipolar μ = Q x r Diapositiva 4 de 36 2

3 Polaridad de enlace y de molécula Diapositiva 5 de 36 Fuerzas intermoleculares Todas estas interacciones serán de naturaleza electrostática Interacciones dipolo-dipolo Interacciones ion-ion Interacciones ion-dipolo Interacciones atractivas entre las moléculas neutras Interacciones dipolo-dipolo Interacciones de dispersión de London Interacciones de puente de hidrógeno Las interacciones dipolo-dipolo y de dispersión se agrupan y se les conoce como fuerzas de van der Waals. En algunas ocasiones, las interacciones de puente de hidrógeno también se incluyen en este grupo, pero normalmente por su importancia se estudian por separado Diapositiva 6 de 36 3

4 Dipolos permanentes Diapositiva 7 de 36 Fuerzas entre dipolos Diapositiva 8 de 36 4

5 Fuerzas entre dipolos Diapositiva 9 de 36 Fuerzas ion-ion Diapositiva 10 de 36 5

6 Fuerzas ión-dipolo Diapositiva 11 de 36 Fuerzas de dispersión de London Los gases de las moléculas no-polares pueden licuarse, y esto indica que si la energía cinética se reduce, existe algún tipo de interacciones atractivas que predominan. Fritz London (1930) sugiere que el movimiento de los electrones en un átomo o una molécula no polar puede dar como resultado un dipolo transiente (transiente quiere decir que tiene tiempos de vida muy cortos) Puede ocurrir que la distribución de los electrones alrededor del núcleo de cada átomo en un instante dado, no sea completamente simétrica Diapositiva 12 de 36 6

7 Fuerzas de London Diapositiva 13 de 36 Fuerzas de dispersión Diapositiva 14 de 36 7

8 Dependencia con la distancia Tipo de interacción Ejemplo Dependencia de la energía con la distancia Ión-ión -NH OOC- 1/r Ión dipolo Cl - H 2 O 1/r 2 Dipolo-dipolo H 2 O, CH 3 OH 1/r 3 Ión-dipolo inducido 1/r 4 Dipolo-dipolo inducido H 2 O, CH 4 1/r 5 Dispersión Líquidos moleculares 1/r 6 Repulsión de van der Waals Repulsión entre orbitales cuando hay acercamiento 1/r 12 Enlaces de hidrógeno R-OH, X-H Longitud fija, direccionales Diapositiva 15 de 36 Resumen fuerzas intermoleculares Diapositiva 16 de 36 8

9 Puentes de Hidrógeno Tipo especial de fuerzas dipolo-dipolo Slide 17 of 35 Puentes de hidrógeno Tipo especial de fuerzas dipolo-dipolo Requiere un compuesto con un elemento electronegativo unido a hidrógeno Son direccionales Responsable de elevados puntos de fusión y ebullición de compuestos como el agua o de su tensión superficial Diapositiva 18 de 36 9

10 Puentes de hidrógeno en el agua Diapositiva 19 de 36 Puentes de hidrógeno en el agua Diapositiva 20 de 36 10

11 Puentes de hidrógeno en el agua Diapositiva 21 de 36 Otras moléculas Diapositiva 22 de 36 11

12 Otras moléculas Diapositiva 23 de 36 Inter e intramoleculares Diapositiva 24 de 36 12

13 Puentes de hidrógeno en proteínas De especial relevancia es sistemas biológicos Diapositiva 25 de 36 Puentes de hidrógeno en proteínas Diapositiva 26 de 36 13

14 Uniones en proteínas Diapositiva 27 de 36 Fuerzas intermoleculares y propiedades Fuerzas cohesivas Fuerzas ente moléculas similares Fuerzas adhesivas Fuerzas entre una sustancia y una superficie viscosidad tensión superficial capilaridad la humectabilidad o mojabilidad Diapositiva 28 de 36 14

15 Viscosidad La viscosidad es la oposición de un fluido a las deformaciones tangenciales. La viscosidad es la resistencia que presentan las capas de los líquidos para deslizarse unas sobre otras. El coeficiente de viscosidad es el parámetro que caracteriza la viscosidad Poise 1 P = 1 g cm 1 s 1 Pascal s 1 Pa s = 1 kg m 1 s 1 = 10 P Diapositiva 29 de 36 Slide 30 of 35 15

16 Tensión superficial La superficie de un líquido tiende a comportarse como si fuera una delgada película elástica Diapositiva 31 de 36 Tensión superficial Consecuencia de las fuerzas intermoleculares Líquido Aceite de oliva Agua 72.8 Alcohol etílico 22.8 Benceno 29.0 Glicerina 59.4 γ = (10-3 N/m) Petróleo 26.0 Diapositiva 32 de 36 16

17 Tensioactividad Se denomina tensioactividad al fenómeno por el cual una sustancia reduce la tensión superficial al disolverse en agua u otra solución acuosa Son moléculas están constituidas por dos partes Una de carácter hidrófílo, Otra d de carácter lipófílo, soluble en substancias apolare Actúan como Detergentes Agentes espumantes, Tienen capacidad solubilizante, Son emulsionantes, e comportan como humectantes, actúan como dispersantes. Diapositiva 33 de 36 Tensión superficial Slide 34 of 35 17

18 Enlace químico como fuerza intermolecular Diapositiva 35 de 36 Otras formas alotrópicas del C Diapositiva 36 de 36 18