Ni 1,91 Pd 2,20 Pt 2,28. Fe 1,83 Ru 2,2 Os 2,2. Co 1,88 Rh 2,28 Ir 2,2. Eu 1,2 Am 1,13. Pm 1,13 Np 1,36. Sm 1,17 Pu 1,28. 1,41 a 1,80.

Transcripción

1 Polridd y fuerzs intermoleculres Polridd de ls moléculs Qué es? L polridd consiste en l cpcidd de un molécul pr ejercer intercciones intermoleculres de nturlez electrostátic, debids un distribución simétric de ls crgs eléctrics entre sus átomos. El origen de l polridd está en l diferenci de electronegtividd de sus átomos. L electronegtividd (Χ) es un propiedd periódic que consiste en l cpcidd de los átomos de un elemento pr trer hci sí los electrones de los enlces en que prticip. Existen vris escls pr medir l electronegtividd, pero l más conocid y usd es l de Puling. Usndo ls electronegtividdes de Puling, si l diferenci de electronegtividd entre los átomos enlzdos es pequeñ o nul ( Χ < 0,4) los enlces se considern covlentes puros o covlentes polres (como en el CH4, el H2 o el Cl2). Ests moléculs no ejercen fuerzs intermoleculres eléctrics, y por ello tienen bjos puntos de fusión y ebullición (es decir, que son volátiles: psn fácilmente l fse de vpor, precismente porque ls únics fuerzs intermoleculres que experimentn son ls débiles fuerzs de Vn der Wls). En cmbio, cundo l diferenci de electronegtividd es moderd (0,4 < Χ < 1,7) (como en el NH3 o el H2O) los enlces covlentes presentn un distribución simétric de l densidd electrónic, y que el átomo más electronegtivo tre los electrones del enlce más fuertemente que el otro átomo, y ello d lugr que los enlces presenten polridd, es decir, diferente densidd electrónic entre los átomos enlzdos: uno tiene exceso de densidd electrónic (exceso de crg negtiv o crg prcil negtiv δ-), y el otro defecto de densidd electrónic (exceso de crg positiv o crg prcil positiv δ+). Si l diferenci de electronegtividd es grnde ( Χ > 1,7), los electrones no se comprten, porque el átomo más electronegtivo rrnc los electrones l átomo menos electronegtivo, quedndo mbos con crgs eléctrics de distinto signo y dndo lugr l enlce iónico. Ls sustncis polres generlmente son volátiles e insolubles en gu, y que no pueden formr intercciones polres con ést (ni fuerzs dipolo-dipolo ni puentes H), mientrs que ls sustncis polres, que sí ejercen intercciones de tipo electrostático tnto entre sí como con el gu u otrs moléculs polres, son generlmente hidrosolubles y menos volátiles. L tbl siguiente recoge los vlores de l electronegtividd de Puling de todos los elementos. Pr los gses nobles He, Ne y Ar no se muestr ningún vlor porque no formn ningún compuesto covlente. H 0 Li 0,98 N 0,93 K 0,82 Rb 0,82 Cs 0,79 Fr 0,70 Be 1,57 Mg 1 C 1,00 Sr 0,95 B 0,89 R 0,9 Sc 6 Y 1,22 L Ac Ti 1,54 Zr 3 Hf V 1,63 Nb 1,6 T 1,5 Ce 2 Th Cr 1,66 Mo 2,16 W 2,36 Pr 3 P 1,5 Mn 1,55 Tc 1,9 Re 1,9 Nd 4 U 8 Fe 1,83 Ru Os Pm 3 Np 6 Co 1,88 Rh 8 Ir Sm 7 Pu 1,28 Ni 1,91 Pd 0 Pt 8 Eu 1,2 Am 3 Cu 1,90 Ag 1,93 Au 2,54 Gd 1,2 Cm 1,28 Zn 1,65 Cd 1,69 Hg 2,00 Tb Bk B 2,04 Al 1,61 G 1,81 In 1,78 Tl 1,62 Dy 1,22 Cf C 2,55 Si 1,90 Ge 2,01 Sn 1,8 Pb 2,33 Ho 1,23 Es N 3,04 P 2,19 As 2,18 Sb 2,05 Bi 2,02 Er 1,24 Fm O 3,44 S 2,58 Se 2,55 Te 2,1 Po 2,0 Tm 1,25 Md F 3,98 Cl 3,16 Br 2,96 I 2,66 At Yb No He - Ne - Ar - Kr 3,00 Xe 2,60 Rn Lu 1,27 Lr código de colores: 0,7 1,00 1,01 1,40 1,41 1,80 1,81 2,19 0 2,60 2,61 2,99 3,00 3,5 4

2 Polridd y fuerzs intermoleculres Cómo se mide l polridd? L mner de cuntificr l polridd de ls moléculs es medinte el momento dipolr, µd, que es el producto de l mgnitud de ls crgs prciles δ+ que se seprn por el vector desplzmiento que experimentn ls crgs. Cd enlce present un momento dipolr prcil del enlce, y el momento dipolr totl de l molécul es l sum vectoril de todos los momentos dipolres de sus enlces. Por ejemplo, los enlces C H, Si H, P H, C S, son polres, porque tienen un Χ pequeñ. Por tnto ls moléculs CH4, los hidrocrburos en generl, el SiH4, l PH3 y el CS2 son polres, volátiles y poco solubles en gu, y que no pueden formr enlces de H con ell. Los enlces N H, O H, C O, C N, S H, F H, Cl H, etc, son enlces covlentes polres, porque tienen un Χ medin; ls moléculs con estos enlces, como el NH3, H2O, lcoholes de cden cort como el CH3OH o el CH3CH2OH, polilcoholes como los zúcres, el H2S, HF, HCl, HBr, etc., son covlentes polres, y tienden formr puentes H y fuerzs dipolo-dipolo con el gu, lo que les confiere un lt solubilidd cuos. Los enlces N Cl, K Cl, K Br, Li O, N F, C O, C F, etc, tienen un Χ muy grnde, sí que no son enlces covlentes sino iónicos. Los compuestos iónicos son muy polres, y que están formdos por millones y millones de prtículs con crg eléctric. No están formdos por moléculs, sino por redes iónics, y en generl son compuestos muy poco volátiles (y que ls fuerzs eléctrics entre los iones son muy numeross e intenss): tienen ltísimos puntos de fusión y ebullición, y generlmente son solubles en gu (unque hy bstntes excepciones), porque l psr los iones l disolución, unque pierden ls intercciones con los demás iones de l red iónic, formn uns intercciones nuevs ion-dipolo con ls moléculs de gu, que compens l pérdid de estbilidd del compuesto iónico sólido: l disolución se ve fvorecid por ls numeross e intenss fuerzs ion dipolo que se formn cundo los iones l psr l disolución se roden de moléculs de gu que orientr su momento dipolr conforme l crg del ion (fenómeno conocido como solvtción). Puede suceder que, pesr de que los enlces de un molécul sen polres, l molécul resulte polr debido l simetrí, si l sumrse vectorilmente los dipolos prciles de cd enlce el momento totl resultnte es cero. Es lo que sucede por ejemplo con el CO2, el BF3, el CCl4, el SF6, etc. Ejemplos de moléculs polres: HCl: Enlce Cl H: polr, µ no-nulo. H2O: Enlces O H: polres, µ prciles no-nulos. Geometrí: ngulr con ángulo tetrédrico, los µ prciles de enlces se sumn. Molécul polr. NH3: Enlces N H: polres, µ prciles no-nulos. Geometrí: pirmidl trigonl con ángulo tetrédrico, los µ prciles de enlces se sumn. Molécul polr.

3 Polridd y fuerzs intermoleculres SO2: Enlces S O: polres, µ prciles 0. Geometrí: ngulr con ángulo trigonl, los µ prciles de enlces se sumn. Molécul polr. CH3Cl: Enlces C H: polres, µ=0. Enlce C Cl: polr, µ 0. Geometrí: pirmidl trigonl con ángulo tetrédrico, µd=µc-cl, molécul de polridd moderd. Ejemplos de moléculs polres: CH4: Enlces C H: polres, µ=0. Geometrí: tetrédric (unque no import cuál se l geometrí moleculr si los enlces son polres). Molécul polr. = 0 CO2: Enlces C O: polres, µ 0. Geometrí: linel, los µ prciles se contrrrestn entre sí: molécul polr. = 0 BF3: Enlces B F: polres, µ 0. Geometrí: trigonl pln, los µ prciles se contrrrestn entre sí: molécul polr por simetrí. = 0

4 Polridd y fuerzs intermoleculres CCl4: Enlces C Cl: polres, µ 0. Geometrí: tetrédric, los µ prciles se contrrrestn entre sí: molécul polr por simetrí. = 0 Cómo se puede predecir l polridd de un molécul? Como puede comprobrse en estos ejemplos, un molécul puede ser polr por dos rzones: ) porque sus enlces sen polres, como sucede con ls moléculs de los hidrocrburos (los enlces C C y C H son polres, sí que l sum de todos los µd prciles de los enlces sumrán µd=0 pr l molécul); y b) porque unque los enlces sen polres, l simetrí moleculr hg que los µd prciles de los enlces se nulen entre sí. Esto sucederá pr moléculs ltmente simétrics, generlmente quells que no tengn pres de electrones nocomprtidos. Culquier estructur moleculr en que tods ls posiciones lrededor del átomo centrl sen equivlentes (todos enlces σ, como en el CH4, el BF3, el CCl4, el BeH2, etc., o tods enlces dobles como el CO2), drá lugr un molécul polr por simetrí. Y culquier estructur moleculr formd por átomos con electronegtividdes muy precids será polr por electronegtividd (como sucede con ls moléculs homoditómics como H2, Cl2, O2, etc., o con los hidrocrburos como C2H6, C2H4, C2H2, etc., entre otrs como el PH3, CS2, etc). En cmbio, l presenci de pres de electrones no-comprtidos (lo que en el modelo de VSEPR hemos llmdo pres E) rompe con l simetrí moleculr, hciendo que culquier molécul con ciert diferenci de electronegtividd entre sus elementos componentes se polr, como es el cso del H2O, el SO2, el NH3, etc. Este digrm describe este sencillísimo lgoritmo pr deducir si l molécul es polr o polr. A continución se muestrn lgunos ejemplos de plicción moléculs ejemplo descrits en este documento y en el del Enlce Covlente. Apolr por electronegtividd No L diferenci de electronegtividd es significtiv? Sí Apolr por simetrí No Existen pres E en l molécul? Sí Polr

5 Polridd y fuerzs intermoleculres Ejemplos: HCl: Diferenci de electronegtividd significtiv: sí ( Χ=1,4) (enlces polres). Pres E: sí (geometrí VSEPR: tetrédric ABE3). H2O: Diferenci de electronegtividd significtiv: sí ( Χ=) (enlces polres). Pres E: sí (geometrí VSEPR: tetrédric AB2E2). NH3: Diferenci de electronegtividd significtiv: sí ( Χ=0,84) (enlces polres). Pres E: sí (geometrí VSEPR: tetrédric AB3E). SO2: Diferenci de electronegtividd significtiv: sí ( Χ=0,86) (enlces polres). Pres E: sí (geometrí VSEPR: trigonl AB2E). CH3Cl: Diferenci de electronegtividd significtiv: sí ( ΧC-H=0,35; ΧC-Cl=0,61) (e. polres y polres). Pres E: no pero átomos diferentes (geometrí: tetrédric ABC3, no totlmente simétric). Molécul: moderdmente polr. CH4: Diferenci de electronegtividd significtiv: no ( Χ=0,35) (enlces polres). Pres E: no (geometrí VSEPR: tetrédric AB4, totlmente simétric). Molécul: polr por electronegtividd. CO2: Diferenci de electronegtividd significtiv: sí ( Χ=0,89) (enlces polres). Pres E: no (geometrí VSEPR: linel AB2). BCl3: Diferenci de electronegtividd significtiv: sí ( Χ=1.12) (enlces polres). Pres E: no (geometrí VSEPR: trigonl AB3).

6 Polridd y fuerzs intermoleculres CCl4: Diferenci de electronegtividd significtiv: sí ( Χ=0,61) (enlces polres). Pres E: no (geometrí VSEPR: tetrédric AB4). C2H4: Diferenci de electronegtividd significtiv: no ( Χ=0,35) (enlces polres). Pres E: no (geometrí VSEPR: linel AAB2 en cd C). Molécul: polr por electronegtividd. O2: Diferenci de electronegtividd significtiv: no ( Χ=0) (enlces polres). Pres E: sí (geometrí VSEPR: linel ABE2 en cd O), pero d igul. Molécul: polr por electronegtividd. C2H2: Diferenci de electronegtividd significtiv: no ( Χ=0,35) (enlces polres). Pres E: no (geometrí VSEPR: linel AAB en cd C). Molécul: polr por electronegtividd. N2: Diferenci de electronegtividd significtiv: no ( Χ=0) (enlces polres). Pres E: sí (geometrí VSEPR: linel AAE2 en cd C), pero d igul. Molécul: polr por electronegtividd. BeH2: Diferenci de electronegtividd significtiv: sí ( Χ=0,63) (enlces polres). Pres E: no (geometrí VSEPR: linel AB2). AlCl3: Diferenci de electronegtividd significtiv: sí ( Χ=1,55) (enlces polres). Pres E: no (geometrí VSEPR: trigonl AB3). H2S: Diferenci de electronegtividd significtiv: regulr ( Χ=0,38) (enlces poco polres). Pres E: sí (geometrí VSEPR: tetrédric AB2E2). Molécul: poco polr. PCl3: Diferenci de electronegtividd significtiv: sí ( Χ=0,97) (enlces polres). Pres E: sí (geometrí VSEPR: tetrédric AB3E).

7 Polridd y fuerzs intermoleculres PCl5: Diferenci de electronegtividd significtiv: sí ( Χ=0,97) (enlces polres). Pres E: no (geometrí VSEPR: bipirámide trigonl AB5). C2H2: Diferenci de electronegtividd significtiv: no ( Χ=0,35) (enlces polres). Pres E: no (geometrí VSEPR: linel AB2 en cd C). Molécul: polr por electronegtividd. SF4: Diferenci de electronegtividd significtiv: sí ( Χ=1,40) (enlces polres). Pres E: sí (geometrí VSEPR: bipirámide trigonl AB4E). ClF3: Diferenci de electronegtividd significtiv: sí ( Χ=0,82) (enlces polres). Pres E: sí (geometrí VSEPR: bipirámide trigonl AB3E2). SF6: Diferenci de electronegtividd significtiv: sí ( Χ=1,40) (enlces polres). Pres E: no (geometrí VSEPR: octédric AB6). IF5: Diferenci de electronegtividd significtiv: sí ( Χ=2) (enlces polres). Pres E: sí (geometrí VSEPR: octédric AB5E). XeF4: Diferenci de electronegtividd significtiv: sí ( Χ=8) (enlces polres). Pres E: sí (geometrí VSEPR: bipirámide trigonl AB4E2), pero distribuidos simétricmente! Molécul: Excepcionlmente, polr por simetrí, pesr de tener pres no-comprtidos. IF7: Diferenci de electronegtividd significtiv: sí ( Χ=2) (enlces polres). Pres E: no (geometrí VSEPR: bipirámide pentgonl AB7).