Fuerzas Intermoleculares

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FUERZAS

INTERMOLECULARES

Son las fuerzas que se deben vencer

para que se produzca un cambio

químico. Son estas fuerzas, por tanto,

las que determinan las propiedades

químicas de las sustancias. Aunque son

considerablemente más débiles que los

enlaces iónicos, covalentes y metálicos.

Las principales fuerzas intermoleculares

son:

•El enlace de hidrógeno

•Las fuerzas de Van der Waals, que

podemos clasificar a su vez en:

Dipolo - Dipolo.

Dipolo - Dipolo inducido.

Ión dipolo.

ENLACE DE HIDRÓGENO

EJEMPLO: el agua. En una molécula aislada de

agua, existen dos átomos de hidrógeno y un

átomo de oxígeno.

FUERZAS DE VAN DE WALLS

Son atracciones débiles entre

moléculas no polares. Se producen

cuando estas moléculas no tienen

polos y son inducidas a provocar un

desplazamiento momentáneo de

los electrones, generando un polo

positivo y uno negativo, gracias al

cual se sienten atraídas.

DIPOLO- DIPOLO

Es una interacción no covalente entre dos moléculas

polares o dos grupos polares de la misma molécula si

ésta es grande. Las moléculas que son dipolos se

atraen entre sí cuando la región positiva de una está

cerca de la región negativa de la otra.

•Se producen entre moléculas polares

.

•Se trata de interacciones electrostát

icas

entre las cargas parciales.

•Más débiles que las que se producen

entre iones.

•Las moléculas intentan alinearse.

•Se manifiestan en un aumento de los

•Se manifiestan en un aumento de los

puntos de fusión y ebullición.

CH3CH2OH:

ETANOL

En un líquido, por ejemplo, las moléculas están

muy cercanas entre sí, unidas por fuerzas

intermoleculares, por ejemplo interacciones

dipolo-dipolo. Cuanto mayor es la fuerza

intermolecular que las une, mayor será el punto de

ebullición del líquido, dado que se necesitará más

energía para romper dichos enlaces.

Esto es lo que sucede con las moléculas de agua,

que están unidas por un tipo especial de

interacción dipolo, el puente de hidrógeno. En el

puente de hidrógeno el dipolo positivo de este

átomo interacciona con el par libre de electrones

del átomo de oxígeno.

DIPOLO DIPOLO

El dipolo del átomo o molécula no

polar es un dipolo inducido porque

la separación de sus cargas

positivas y negativas se debe a la

proximidad de un ion o una

molécula polar.

DIPOLO DIPOLO

INDUCIDO

•En condiciones normales, una molécula no polar tie

ne simetría esférica respecto a la

distribución de carga.

En un instante, la distribución de electrones no es ho

mogénea, sino que se produce

una separación de carga δ+/δ

que origina un dipolo instantáneo: una molécula no

polar se convierte momentáneamente en polar.

•Un dipolo induce una separación de carga en la mol

écula de la derecha. El nuevo

dipolo es un dipolo inducido.

•El resultado es una atracción dipolo-dipolo inducido

El agua cuya molécula es un dipolo, produce

una pequeña polarización en la molécula no

polar de OXÍGENO, la cual se transforma en

un dipolo inducido.

Esto hace que el OXÍGENO y el DIÓXIDO DE

CARBONO, que son no polares presenten

cierta solubilidad en solventes polares,

como el agua.

IÒ

N

DI

P

O

L

O

Los iones de una sustancia

pueden interactuar con los

polos de las moléculas

covalentes polares. Así, el polo

negativo de una molécula

atrae al ion positivo y el polo

positivo interactúa con el ion

negativo: las partes de cada

molécula se unen por fuerzas

de atracción de cargas

opuestas.

La hidratación es un ejemplo de

interacción ión - dipolo - dipolo. En

una disolución acuosa de NaCl, los

iones CL- y Na+ se rodean con los

polos con carga opuesta de la

molécula de agua, las cuales son

moléculas muy polares.

IÓN DIPOLO

FUERZAS DE DISPERSIÓN

Si un ion o una molécula polar se acerca a un

átomo (o una molécula no polar), la distribución

electrónica del átomo(o molécula) se distorsiona

por la fuerza que ejerce el ion o la molécula

polar dando lugar a una clase de dipolo.

Aumenta con la masa molar, pues suele tener

mas electrones y la fuerza de dispersión

aumenta con el numero de electrones. A mayor

masa molar a menudo refleja un átomo mas

grande y es mas fácil alterar su distribución

electrónica porque el núcleo atrae con menos

fuerza a los electrones externos.

FUERZAS DE VAN DER WAALS

Las fuerzas de Van der Waals son fuerzas de

estabilización molecular; forman un enlace químico no

covalente en el que participan dos tipos de fuerzas o

interacciones, las fuerzas de dispersión (que son

fuerzas de atracción) y las fuerzas de repulsión entre

las capas electrónicas de 2 átomos contiguos. ‘’‘

Fuerzas de dispersión’‘’

Todos los átomos, aunque sean apolares, forman

pequeños dipolos debidos al giro de los electrones en

torno al núcleo. La presencia de este dipolo transitorio

hace que los átomos contiguos también se polaricen,

de tal manera que se producen pequeñas fuerzas de

atracción electrostática entre los dipolos que forman

todos los átomos.

Son fuerzas de atracción débiles que se establecen

entre moléculas eléctricamente neutras (tanto

polares como no polares), pero son muy numerosas y

desempeñan un papel fundamental en multitud de

procesos biológicos.

POLARIZACIÓN

Facilidad con que la distribución electrónica

de un átomo o molécula, puede distorsionarse

por acción de un campo eléctrico externo.

Grado de polarización - Se define con la máxima

intensidad (Imax) transmitida a través del

polarizador y la mínima intensidad (Imin),

mediante la relación :

Esta propiedad está íntimamente relacionada con

otras propiedades como la solubilidad, punto de

fusión, punto de ebullición, fuerzas

intermoleculares, etc. Una molécula polar puede

ser NaCl que es muy polar y puede disociar con

agua que a la vez es sumamente polar.

Al formarse una molécula de modo enlace ionico el

par de electrones tiende a desplazarse hacia el

átomo que tiene mayor electronegatividad.

Así, los elementos químicos de menor electronegatividad se

encuentran en la esquina inferior izquierda de la tabla y los

de mayor en la esquina superior derecha, con el valor de

esta propiedad creciendo a través de la tabla periódica a lo

largo de una diagonal como se ve a continuación:

La polaridad influye en el estado de agregación de

las sustancias así como en termodinámica, ya que

las moléculas polares ofrecen fuerzas

intermoleculares (llamadas fuerzas de atracción

dipolo-dipolo) además de las fuerzas de dispersión o

fuerza de London.

3.-Explique la diferencia entre un momento dipolar temporal y un

momento dipolar permanente.

Momento dipolar: es la medida cuantitativa de la polaridad de un enlace, producto de la carga

Q por la distancia r entre las cargas.

Momento dipolar temporal.- En un instante cualquiera los atomos pueden tener un momento

dipolo generado por las posiciones especificas de los electrones. En este momento dipolo se

denomina dipolo instantáneo porque dura solo una pequeña fracción de segundo. En otro

instante los electrones cambian si posición y el atomo tiene un nuevo dipolo instantáneo, y

asi sucesivamente. Sin embargo, en un tiempo promedio (el tiempo que toma medir un

momento dipolar), el atomo no tiene momento dipolo porque los dipolos instantáneos se

cancelan entre si. En un conjunto de atomos de helio, es posible que el dipolo instantáneo de

un solo atomo indusca un dipolo a cada uno de sus atomos vecinos. En el siguiente instante,

un dipolo instantáneo distinto puede crear dipolos temporales en los átomos de helio que los

rodean.

Momento dipolar permanente.-Se presentan entre dipolos

permanentes ocurren entre moléculas que tienen un momento dipolar

intrínseco; esto habitualmente se puede relacionar con una diferencia

de electronegatividad.

4.- Mencione alguna evidencia de que todos los átomos y moléculas ejercen

fuerzas de atracción entre si.

La fuerzas intermoleculares son fuerzas de atracción que determinan varias de las

características y propiedades de los liquidos. Uno de los fenómenos mas comunes

relacionados con los liquidos es la tensión superficial.

Las moléculas que se encuentran en el seno de un liquido son jaladas en todas direcciones

por las fuerzas intermoleculares; no hay tendencia hacia una dirección única. Sin embargo

las moléculas de la superficie son jaladas hacia abajo y hacia los lados por otras

moléculas, pero no hacia arriba de la superficie. En consecuencia, estas atracciones

intermoleculares tienden a jalar esas moléculas hacia el liquido, lo que ocasiona que la

superficie se tense como si fuera una película elástica.

5) ¿Que propiedades físicas se deberían considerar al comparar la intensidad

de las fuerzas intermoleculares en los solidos y líquidos?

Líquidos.- Las fuerzas de atracción intermolecular son suficientemente grandes como para

mantener a las moléculas cerca unas de otras

Los líquidos son más densos y menos compresibles que los gases

Los líquidos tienen un volumen definido que es independiente de la forma y tamaño del

recipiente que los contiene.

Las fuerzas atractivas no son suficientes como para mantener a las moléculas vecinas en

posición fija y las moléculas se mueven. De manera que los líquidos pueden vaciarse y

asumen la forma del recipiente.

Sólidos.- Las fuerzas intermoleculares entre moléculas vecinas son ahora suficientemente

grandes para mantenerlas en posiciones fijas unas respecto a las otras

Los sólidos (como los líquidos) no son compresibles debido a la ausencia de espacio entre las

moléculas vecinas

Si las moléculas en un sólido adoptan un empaquetamiento ordenado, se dice que la

estructura de las moléculas es cristalina

Debido a la magnitud de las fuerzas intermoleculares entre moléculas vecinas, los sólidos son

rígidos

Los líquidos tienen fuerzas moleculares más débiles que los sólidos

Tanto los sólidos como los líquidos tienen sus partículas muy cercanas unas a otras, por ello

les llamamos fases condensadas para distinguirlas de los gases

Las propiedades físicas de los líquidos y sólidos moleculares, en cambio, se deben en

gran medida a Fuerzas intermoleculares, las fuerzas que existen entre las moléculas.

En los líquidos, las fuerzas de atracción intermoleculares son lo bastante fuertes como

para mantener juntas las moléculas. Por ello, los líquidos son mucho más densos y

mucho menos compresibles que los gases. A diferencia de los gases, los líquidos tienen

un volumen definido, independiente del tamaño y la forma de su recipiente. Sin

embargo, las fuerzas de atracción en los líquidos no tienen la intensidad suficiente

para evitar que las moléculas se muevan unas respecto a otras. Por ello, los líquidos

pueden vertirse, y asumen la forma de su recipiente. En los sólidos, las fuerzas de

atracción intermoleculares son lo bastante intensas no sólo para mantener muy juntas

las moléculas, sino para fijarlas prácticamente en su sitio. Los sólidos, al igual que los

líquidos, no son muy compresibles, porque las moléculas no tienen mucho espacio libre

entre ellas. Es común que las moléculas ocupen posiciones en un patrón altamente

regular. Los sólidos que poseen estructuras muy ordenadas se clasifican como

cristalinos. Dado que las partículas de un sólido no están en libertad de tener

movimientos de largo alcance, los sólidos son rígidos

6) ¿Cuales elementos pueden participar en los enlaces de hidrogeno?¿Por qué

el hidrogeno es único en este tipo de interacción?

Un enlace de hidrógeno resulta cuando esta densidad de carga positiva fuerte atrae a un

par libre de electrones de otro heterotermo, que se convierte en el aceptor de enlace de

hidrógeno.

Un enlace por puente de hidrógeno o enlace de hidrógeno es la fuerza atractiva entre

un átomo electronegativo y un átomo de hidrógeno unido covalentemente a otro átomo

electronegativo. Resulta de la formación de una fuerza dipolo-dipolo con un átomo de

hidrógeno unido a un átomo de nitrógeno, oxígeno o flúor La energía de un enlace de

hidrógeno es comparable a la de los enlaces covalentes débiles, y un enlace covalente

típico es sólo 20 veces más fuerte que un enlace de hidrógeno intermolecular. Estos

enlaces pueden ocurrir entre moléculas o entre diferentes partes de una misma

molécula.2El enlace de hidrógeno es una fuerza de van der Waals dipolo-dipolo fija muy

fuerte, pero más débil que el enlace covalente o el enlace iónico. El enlace de hidrógeno

está en algún lugar intermedio entre un enlace covalente y una simple atracción

electrostática intermolecular. Este tipo de enlace ocurre tanto en moléculas inorgánicas

tales como el agua, y en moléculas orgánicas como el ADN.

LOS ENLACES QUE PUEDE HACER EL HIDROGENO

El enlace de hidrógeno intermolecular es responsable del punto de ebullición alto del

agua (100°C). Esto es debido al fuerte enlace de hidrógeno, en contraste a los otros

hidruros de calcógenos. El enlace de hidrógeno intramolecular es responsable

parcialmente de la estructura secundaria, estructura terciaria y estructura

cuaternaria de las proteínas y ácidos nucleicos.

Los enlaces de hidrógeno pueden variar en fuerza, desde muy débiles (1-2 kJ mol−1) a

extremadamente fuertes (>155 kJ mol−1), como en el ion HF2−.4 Algunos valores

típicos incluyen:

•F—H...F (155 kJ/mol)

•O—H...N (29 kJ/mol)

•O—H...O (21 kJ/mol)

•N—H...N (13 kJ/mol)

•N—H...O (8 kJ/mol)

•HO—H...:OH3+ (18 kJ/mol5 ) (Información obtenida usando dinámica molecular como

se detalla en la referencia, y debería ser comparada con 7.9 kJ/mol para agua en

bruto, obtenida también usando la misma dinámica molecular.)

Aceptor···Donante Simetría TREPEV Ángulo (°)

HCN···HF lineal 180

H2CO ··· HF trigonal plana 110

H2O ··· HF piramidal 46

H2S ··· HF piramidal 89

SO2 ··· HF trigonal plana 145

· La longitud de los enlaces de hidrógeno depende de la fuerza del

enlace, temperatura, y presión. La fuerza del enlace misma es

dependiente de la temperatura, presión, ángulo de enlace y

ambiente (generalmente caracterizado por la constante dieléctrica

local). La longitud típica de un enlace de hidrógeno en agua es 1.97 Å

(197 pm). El ángulo de enlace ideal depende de la naturaleza del

donante del enlace de hidrógeno. Los resultados experimentales del

donante fluoruro de hidrógeno con diversos aceptores muestran los

siguientes ángulos:6