FUERZAS INTERMOLECULARES. Elementos de Fisicoquímica UNEXPO

Transcripción

1 FUERZAS INTERMOLECULARES Elementos de Fisicoquímica UNEXPO

2 Las fuerzas intermoleculares son interacciones entre moléculas. Las propiedades físicas de los sólidos y líquidos moleculares (fases condensadas) se deben, en gran medida, a presencia de estas fuerzas. Son fuerzas de interacción electrostática regidas por la ley de Coulomb. En todos los casos, se trata de fuerzas cuya energía de enlace es menor que la correspondiente a la energía del enlace intramolecular (covalente, iónico)

3 Ley de Coulomb Cuando dos cargas eléctricas de igual magnitud (Q + y Q - ) están separadas por una distancia (d) la fuerza de atracción entre ellas se mide mediante la siguiente fórmula: F k. Q +. Q - d 2 donde k es una constante Obsérvese que a mayor carga, mayor será la fuerza de atracción.

4 Tipos de fuerzas intermoleculares 1. Fuerzas de dispersión de London. 2. Fuerzas dipolo- dipolo. 3. Fuerzas puente de Hidrógeno. 4. Fuerzas ión-dipolo. 5. Fuerzas ión-dipolo inducido.

5 Las fuerzas de dispersión de London, las fuerzas dipolo-dipolo y dipolo- dipolo inducido integran las llamadas fuerzas de van der Waals. El puente de hidrógeno es un tipo de interacción dipolo- dipolo particularmente fuerte, que se trata por separado por ser unos pocos los elementos que participan en su formación. Los iones y los dipolos se atren entre sí mediante fuerzas electrostáticas ión-dipolo que no son fuerzas de van der Waals.

6 FUERZAS DE DISPERSIÓN DE LONDON Se presenta entre moléculas polares y también en no polares (únicas fuerzas en las no polares). Al acercarse dos moléculas se origina una distorsión de la nube de electrones en ambas, generándose dipolos transitorios. La intensidad de la fuerza depende de la cantidad de e- de la molécula. A MAYOR CANTIDAD DE ELECTRONES EN LA MOLÉCULA MAYOR POLARIZABILIDAD DE LA MOLÉCULA MAYOR FUERZA DE LONDON

7 FUERZAS DIPOLO-DIPOLO Las moléculas polares se atraen cuando el extremo positivo de una de ellas está cerca del negativo de otra. Se establecen atracciones cuya intensidad depende de la carga de su dipolo (ley de Coulomb) En los líquidos, las moléculas están en libertad de moverse, pueden encontrarse en orientaciones atractivas o repulsivas. En los sólidos, predominan las atractivas.

8 PUENTE DE HIDRÓGENO Son un tipo especial de atracción dipolo-dipolo. Ocurre en moléculas muy polares que poseen átomos muy electronegativos (F, O, N) unidos a hidrógeno. Ejemplos: HF; H 2 O y NH 3. La unión se establece entre los pares de e- libres y el átomo de H. H 2 O liq. H 2 O sól. Son fuerzas intermoleculares muy intensas y permanentes.

9 PUENTE DE HIDRÓGENO En el gráfico se representan los puntos de ebullición de los compuestos que forma el hidrógeno con algunos no metales. Se observa que los puntos de ebullición del HF, H 2 O y NH 3 son más altos de lo esperado. Esto se debe a la formación de asociaciones moleculares, a causa del enlace por puente de H. Fuerzas de este tipo también están presentes en compuestos como alcoholes, azúcares, ácidos orgánicos, etc., y es la causa de las relativamente altas temperaturas de fusión y ebullición de estos compuestos.

10 FUERZAS DIPOLO- DIPOLO INDUCIDO Al acercarse un dipolo a una molécula no polar genera sobre ésta una distorsión de la nube de e-, originando un dipolo transitorio.

11 FUERZAS IÓN-DIPOLO Son atracciones entre un ión y el polo de carga opuesta de una molécula polar. La magnitud de la atracción aumenta con la carga del ión y la carga del dipolo.

12 RESUMIENDO La intensidad de las fuerzas depende de la polaridad de la molécula (mayor carga, mayor fuerza) y de la polarizabilidad de su nube electrónica (mayor cantidad de e-, mayor fuerza). Las fuerzas de London están presentes en todas las moléculas. Las fuerzas dipolo-dipolo se suman a las de London. Los puentes de H se suman a las de London. NINGUNA de estas fuerzas es más intensa que los enlaces iónicos o covalentes.

13 Moléculas o iones interactuantes Participan moléculas polares? NO Participan iones? SI están presentes moléculas polares y tb iones? NO Hay átomos de H unidos a átomos de N, F, O SI NO SI Sólo fuerzas de London Ej. Ar (l) I 2 (s) Fuerzas dipolo-dipolo Ej: H 2 S (l) CH 3 Cl (l) Puente de H Ej: H 2 O (l) y (s) NH 3 y HF Fuerzas ióndipolo Ej: KBr en H 2 O

14 Relación entre los puntos de fusión y de ebullición y las fuerzas intermoleculares Para que se produzcan estos cambios de estado deben debilitarse las fuerzas que mantienen unidas las moléculas Cuando la fuerza intermolecular es mayor, es mayor el punto de fusión y de ebullición de la sustancia.

15 Sustan cia Tipo de sustancia Punto de fusión (ºC) Punto de ebullición (ºC) NaCl Iónica Iónica H 2 S Covalente polar Interacción predominante Dipolodipolo H 2 O Covalente Puente de polar Hidrógeno CH 4 CCl 4 Covalente no polar Covalente no polar London (10 e-) London (74 e-) Ne Atómica London (10 e-) - 182,5-161,