INSTITUCIÒN EDUCATIVA JUAN MARIA CESPEDES. DOCENTE: Gissely A. Quintero S. ÁREA: Ciencias Naturales (Química) 10º FUERZAS INTERMOLECULARES

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1 INSTITUCIÒN EDUCATIVA Código: F-GA-024 EDUCACIÒN CON CALIDAD JUAN MARIA CESPEDES Versión: 02 Fecha: DOCENTE: Gissely A. Quintero S. ÁREA: Ciencias Naturales (Química) 10º FUERZAS INTERMOLECULARES Son más débiles que los enlaces y determinan las propiedades de las sustancias. Para el paso de un líquido a la fase de vapor se requiere superar estas fuerzas internas. Fuerzas intermoleculares atractivas: - Fuerzas dipolo-dipolo: atracción entre moléculas polares, aumenta al aumentar la polaridad de las moléculas. Su origen es electroestático gobernado por fuerzas atractivas. - Fuerzas ion-dipolo: es la atracción entre un ión y el extremo de una molécula polar y depende del tamaño del ion y la magnitud del dipolo. Por ejemplo el proceso de hidratación es una interacción ion-dipolo donde los iones de sodio Na+ y cloro Cl-, se rodean por moléculas de agua. - Puentes de hidrógeno: interacción dipolo-dipolo entre un átomo de hidrogeno y la región electronegativa de moléculas donde existen elementos con pares de electrones libres como el nitrógeno, el oxigeno o el flúor, únicamente, generando atracciones excepcionalmente fuertes. La carga parcial positiva del hidrógeno se enlaza a la del elemento electronegativo formando puentes. Fuerzas intermoleculares de dispersión: - Fuerzas de London: fuerzas entre moléculas no polares, por momentos dipolares al moverse sus electrones en la molécula generando cargas electrónicas asimétricas, lo cual da como resultado un momento dipolar temporal que se llaman dipolos inducidos. - Fuerzas de Van der Walls: La fuerza dipolo-dipolo, dipolo-dipolo inducido y de dispersión se conocen como las fuerzas de Van der Walls, que son fuerzas de atracción y juegan un papel importante en las propiedades físicas de las sustancias y la distancia entre las moléculas esta determinada por una balance de cargas de atracción y de repulsión entre los electrones y los núcleos. Reflexionemos las siguientes cuestiones: De acuerdo a lo visto en enlace químico Qué tipo de sustancias están formadas por moléculas? Repuesta: Las sustancias que están formadas por moléculas son las sustancias covalentes, en su inmensa mayoría y salvo casos excepcionales como el diamante.

2 Las sustancias iónicas no están formadas por moléculas, sino por una red cristalina en donde se van alternando iones positivos y negativos. Existen diversos tipos de redes cristalinas, cuyo estudio abarca la cristalografía. La más sencilla es la red del cloruro de sodio: En la red de cloruro de sodio cada ión está rodeado en el espacio por seis iones de signo contrario. Cuando se ve un cristal de una sustancia iónica, por ejemplo un granito de sal gruesa, todo ese cristal es una inmensa unidad. Las sustancias metálicas tampoco están formadas por moléculas. La interpretación de la unión metálica se estudió en enlaces químicos. Lo mismo que en el caso de una red cristalina, cuando vemos por ejemplo una viga de hierro todo es una inmensa unidad. Las fuerzas intermoleculares están directamente relacionadas con el punto de fusión o ebullición de las sustancias. De qué manera? Qué son el punto de fusión y ebullición de una sustancia? Respuesta: Cuanto más intensas sean las fuerzas intermoleculares, mayor será el punto de fusión y el punto de ebullición de una sustancia. El punto de fusión es la temperatura a la cual una sustancia pasa del estado sólido al líquido a una presión determinada. Si esa presión es la presión atmosférica normal se denomina punto de fusión normal. Análogamente el punto de ebullición es la temperatura a la cual la sustancia pasa del estado liquido al gaseoso. Existen fuerzas intermoleculares en una sustancia iónica? Qué fuerzas hay que vencer para fundir y eventualmente llevar al estado gaseoso los cristales de una sustancia iónica? Respuesta: En una sustancia iónica no existen fuerzas intermoleculares, ya que no existen moléculas. Para fundir los cristales es necesario vencer las fuerzas que mantienen unidos a los iones en la red cristalina, o sea que estamos rompiendo la unión iónica, y se necesita entregar mucha energía para esto. Por eso las sustancias iónicas tienen muy elevados puntos de fusión o ebullición, mucho más altos que cualquier sustancia molecular, en la que sólo necesitamos vencer las fuerzas intermoleculares. Podemos ahora relacionar todo y llegar a comparar propiedades como los puntos de fusión o ebullición de distintas sustancias simplemente conociendo su fórmula química. El tipo de fuerza intermolecular depende de la polaridad de la molécula, para saber si una molécula es polar o no necesitamos conocer su fórmula de Lewis.

3 Teniendo en cuenta la estructura de Lewis, la polaridad y las fuerzas intermoleculares, podemos llegar a decir en muchos casos si una determinada sustancia tendrá mayor o menor punto de ebullición que otra, u ordenar varias sustancias con respecto a su punto de fusión o ebullición. Es importante que comprendas que al analizar se deben tener en cuenta todos los factores, y que no siempre es posible predecir, pero si es posible, teniendo los datos, dar una explicación. Es posible predecir en los casos en que tenemos masa molecular (o tamaño) similar, en los cuales la diferencia estará dada por las fuerzas intermoleculares. O en el caso de tener las mismas fuerzas intermoleculares, en el cual la diferencia estará dada por la masa molecular (o tamaño), que hará aumentar las fuerzas de London. También en los casos en que las diferencias sean exageradamente grandes. Podríamos explicar ahora por que el amoníaco (NH 3 ) tiene un punto de ebullición de 33 ºC mientras que el tetracloruro de carbono (CCl 4 ) tiene un punto de ebullición de 77 ºC? Respuesta: El amoniaco es una molécula POLAR porque a pesar de que los tres momentos dipolares de las uniones con los hidrógenos son iguales en módulo, no están dispuestos en forma simétrica y su suma es distinta de cero. Además el nitrógeno tiene un par de electrones sin compartir que también afecta la polaridad. Por ser polares existirán entre sus moléculas fuerzas de London y fuerzas dipolo permanente. Pero además el amoníaco puede formar uniones puente hidrógeno entre sus moléculas. Posee los tres tipos de fuerzas intermoleculares. El CCl4 es una molécula NO POLAR, ya que los cuatro momentos dipolares de las uniones C Cl son iguales y como están dispuestos en forma simétrica su suma da cero. Entre sus moléculas sólo existirán fuerzas de London. A pesar de que el CCl 4 presenta solamente fuerzas de London, que son las más débiles de las fuerzas intermoleculares, es una molécula de gran tamaño, mucho mayor que el amoníaco. Al poder separar una distancia mucho mayor la fracción de carga que se separa en el dipolo temporario de la fuerza de London, el momento dipolar aumenta mucho y la fuerza de London es muy intensa. Ésta logra superar a las tres fuerzas presentes en el amoníaco dando una enorme diferencia en los puntos de ebullición. En una sustancia iónica no existen fuerzas intermoleculares, ya que no existen moléculas. Para fundir los cristales es necesario vencer las fuerzas que mantienen unidos a los iones en la red cristalina, o sea que estamos rompiendo la unión iónica, y se necesita entregar mucha energía para esto. Por eso las sustancias iónicas tienen muy elevados puntos de fusión o ebullición, mucho más altos que cualquier sustancia molecular, en la que sólo necesitamos vencer las fuerzas intermoleculares. De la misma manera que se pueden analizar puntos de fusión o ebullición también se puede analizar la solubilidad. Para que dos sustancias A y B sean solubles entre sí, las fuerzas intermoleculares que unen a las moléculas de cada sustancia por separado deben ser similares.

4 Si las fuerzas son similares podríamos decir que: a una molécula de A le dará mas o menos lo mismo unirse con otra de A que con una de B, y a una molécula de B le dará mas o menos lo mismo unirse con otra de B que con una de A. Por eso se dice que lo similar disuelve lo similar, las sustancias polares se disuelven en solventes polares y las no polares se disuelven en solventes no polares. Las sustancias iónicas se disolverán en solventes muy polares, como el agua. La atracción entre los dipolos y los iones externos de la red cristalina es tan importante que logra arrancarlos y solubilizarlos. ACTIVIDADES DE CLASE 1. (Valor 1.5) Realice un cuadro comparativo que se pegue en el cuaderno sobre las fuerzas intermoleculares. 2. (Valor 0.5) Realice los pasos dados en clase para determinar 2 enlaces iónicos y 2 enlaces covalentes con los elementos Cl -- Mg ---- O---- Al --- Rb ---- N 3. (Valor 0.5) Dadas las siguientes sustancias: HCl Cl 2 NaCl HF Br 2 SiO 2 Na HNO 3 NH 4 I a. Represente la estructura de Lewis para cada una de ellas b. Indique el enlace que presentan los átomos que la forman. 4. (Valor 0.5) Que tipo de fuerza intermolecular existe en HBr y H 2 S entre el Cl 2 y CBr 4? PREGUNTAS DE SELECCIÓN MÚLTIPLE CON ÚNICA RESPUESTA (Valor 2.0) RESPONDE LAS PREGUNTAS 5 A 6 DE ACUERDO CON EL SIGUIENTE TEXTO. Los solventes polares disuelven sustancias de tipo polar y los no polares disuelven sustancias de tipo no polar. En el siguiente diagrama se muestran algunos solventes organizados según su polaridad. Polaridad Disolvente Polar Ácido Nítrico Aumento Agua Etanol Éter No polar Tetracloruro de carbono 5. Si se mezclan agua, etanol, tetracloruro de carbono y ácido nítrico es probable que se forme A. una solución, porque el agua disuelve los demás componentes. B. una mezcla heterogénea, porque todos los componentes tienen diferente polaridad. C. una solución, porque todas las sustancias son polares.

5 D. una mezcla heterogénea, porque el tetracloruro de carbono no es soluble en los de- más componentes. 6. Es probable que se forme una solución si se mezclan A. agua y tetracloruro de carbono. B. etanol y tetracloruro de carbono. C. éter y tetracloruro de carbono. D. ácido nítrico y tetracloruro de carbono. 7. Dos recipientes contienen dos mezclas distintas. El recipiente 1 contiene agua y aceite y el recipiente 2 contiene metanol y gasolina. Al combinar los contenidos de los dos recipientes, el número de fases que se obtiene de acuerdo con los datos de la tabla es: A. 1 B. 2 C. 3 D De acuerdo con la siguiente tabla, la estructura de Lewis que representa una molécula de YW 2 es: características átomo o ión del elemento X Y W 9. Dados los compuestos siguientes: H 2 O ; H 4 Si ; CH 3 OH ; HF y HI, podemos decir que formarán enlaces intermoleculares por puente de hidrógeno los siguientes: A - Todos ellos pues tienen H y otro elemento más electronegativo B - Solamente los H 2 O, H 4 Si, HF y HI C - Solamente los H 2 O, CH 3 OH y HF D - Solamente los que tienen el enlace O-H, es decir: el H 2 O y el CH 3 OH número de e - número de p + número de n e - de valencia

6 10. De los siguientes compuestos, señale aquel en el cual las fuerzas intermoleculares se deban a enlaces por puente de hidrogeno A - HF B - CH4 C - HgS D - C 6 H 6