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Fuerzas intermoleculares...

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Acosta Rojas Karen Viviana

ID: 0000163901

#de lista: 02

Grupo: 06

Fecha de entrega:

23/03/2017 Fuerzas intermoleculares ¿Qué son? Denominamos fuerzas intermoleculares a las atracciones entre moléculas, estas hacen que se formen las moléculas con una determinada composición y mantengan unidos sus átomos, no obstante se producen entre la unidad más pequeña que caracteriza la sustancia, generalmente moléculas. Son las responsables de las propiedades macróscopicas de esa sustancia: punto de fusión, ebullición, entre otros. La presencia de fases condensadas, líquidos y sólidos, prueba la existencia de las fuerzas intermoleculares. En estas fases las moléculas que caracterizan la sustancia se atraen con mayor o menor intensidad para formar el colectivo correspondiente. Sim embargo, existen algunas excepciones como lo son:1 

Gases nobles: las fuerzas entre átomos no forman moléculas sino que son responsables de las propiedades macroscópicas de los gases nobles.



Sólidos iónicos: se forman redes cristalinas con cationes y aniones que interaccionan más allá de sus primeros vecinos.

Características de las fuerzas intermoleculares  No son tan fuertes como las fuerzas intramoleculares.2  Se suele necesitar menos energía para evaporar un líquido o fundir un sólido que para romper alguno de los enlaces de las moléculas que lo forman.1  La intensidad de las fuerzas intermoleculares disminuye drásticamente al aumentar la distancia entre las moléculas, por ello en los gases no tienen tanta importancia. 2  Muchas propiedades de los líquidos, incluido su punto de ebullición, reflejan la intensidad de las fuerzas intermoleculares.  Dentro de una molécula, los átomos están unidos mediante fuerzas intramoleculares (enlaces iónicos,

metálicos

covalentes,

o

principalmente).

Estas son las fuerzas que se deben vencer para que se produzca un cambio químico.3  Sin

embargo

existen

otras fuerzas intermoleculares que

actúan

sobre distintas moléculas o

iones y que hacen que éstos se atraigan o se repelan. Estas fuerzas son las que determinan las propiedades físicas de las sustancias.3  Por lo general son fuerzas débiles pero, al ser muy numerosas, su contribución es importante. La figura inferior resume los diversos tipos de fuerzas intermoleculares.3

Fuerzas de polaridad dipolo-dipolo Las fuerzas dipolo-dipolo son las fuerzas de atracción entre moléculas polares (moléculas que poseen momentos dipolares). En la publicación “Electronegatividad” se explicó como moléculas compuestas por átomos de distintas electronegatividades, se convierten en polares debido a la distorsión de la nube electrónica. A mayor momento dipolar (cuanto más polar sea la molécula), mayor será la fuerza. Las moléculas sólidas que tienen un momento dipolar permanente tienden a alinearse con las polaridades opuestas para hacer máxima la atracción. En los líquidos, las moléculas polares no están unidas de manera tan rígida pero también tienden a alinearse para que la atracción sea máxima.4 Las fuerzas ión-dipolo, son fuerzas de atracción entre un ión (catión o anión) y una molécula polar . La intensidad de esta fuerza depende de la carga y el tamaño del ión, de la fuerza del momento dipolar y del tamaño de la molécula. Las cargas en los cationes están más concentradas porque estos iones suelen ser más pequeños que los aniones. Por ende, para una misma molécula, un catión experimenta una mayor fuerza que un anión.4 Un ejemplo de la fuerza ión-dipolo, es la disolución de la sal cloruro de sodio en agua, debido a que el agua posee un gran momento dipolar. Sin embargo, el tetracloruro de carbono al ser una molécula no polar es incapaz de formar una atracción ión-dipolo. En consecuencia, es un mal disolvente de compuestos iónicos.4

Puentes de hidrógeno El enlace o “puente” de hidrógeno es un tipo de enlace muy particular, que aunque en algunos aspectos resulta similar a las interacciones de tipo dipolo-dipolo, tiene características especiales. Es un tipo específico de interacción polar que se establece entre dos átomos significativamente electronegativos, generalmente O o N, y un átomo de H, unido covalentemente a uno de los dos átomos electronegativos. En un enlace de hidrógeno tenemos que distinguir entre el átomo dador del hidrógeno (aquel al que está unido covalentemente el hidrógeno) y el aceptor, que es al átomo de O o N al cual se va a enlazar el hidrógeno.5

Dador: Un enlace O-H está muy polarizado por la elevada electronegatividad del oxígeno y por el hecho de que el único protón del núcleo del hidrógeno atrae débilmente a los electrones del enlace. Así, se estima que la carga positiva sobre el hidrógeno es de 0,4 unidades. En el caso de que el átomo electronegativo sea nitrógeno la situación es similar, aunque dada la menor electronegatividad del nitrógeno la polarización del enlace va a ser algo menor. Los grupos O-H y el N-H van a actuar como donadores de hidrógeno en el enlace de hidrógeno. A pesar de la similitud química el grupo S-H es un mal donador, debido a la baja electronegatividad del azufre.5 Aceptor: El aceptor del hidrógeno va a ser un átomo electronegativo (otra vez oxígeno o nitrógeno) pero con una peculiaridad: el hidrógeno se va a unir a un orbital ocupado por dos electrones solitarios. Estos orbitales tienen una densidad de carga negativa alta, y por consiguiente se pueden unir a la carga positiva del hidrógeno.5 Propiedades de un puente de hidrógeno  El enlace de hidrógeno presenta un cierto carácter covalente.5  En condiciones óptimas esto supone un 10% de carácter covalente.5  Una consecuencia importante de esta resonancia es que se pueden intercambiar los hidrógenos de una molécula con los hidrógenos del agua disolvente.5  La distancia interatómica entre el hidrógeno y el aceptor es menor que la suma de sus radios de Van der Waals, (0,27 nm, aproximadamente para un par Oxígeno-Hidrógeno), aunque están más separados que si estuvieran unidos por un enlace covalente puro.5  La energía del enlace de hidrógeno depende del ángulo de enlace; es máxima cuando los tres átomos (dadorhidrógeno-aceptor) están alineados y disminuye cuando se disponen en ángulo. Es un enlace muy direccional aunque pequeñas variaciones de hasta 20º no tienen demasiada importancia.  En condiciones óptimas la energía de un enlace de hidrógeno puede alcanzar unos 23 kJ/mol.5  La fuerza relativamente alta de estos enlaces y su direccionalidad hacen que sean muy importantes en la estructura de las macromoléculas.5  Por último, la energía de un enlace de hidrógeno depende de los aceptores y dadores. De mayor a menor energía de enlace tenemos las siguientes posibilidades.5

Fuerzas de dispersión de London Existe aún otro tipo de interacciones entre las moléculas, todas las moléculas, aunque éstas sean totalmente neutras, por ejemplo las que existen entre los átomos de helio o entre las moléculas de los hidrocarburos o del dióxido de carbono. Estas interacciones están causadas por las llamadas fuerzas de

dispersión, fuerzas de London, fuerzas electrodinámicas, fuerzas de fluctuación de cargas o fuerzas dipolo inducido-dipolo inducido.6 Características de las fuerzas de dispersión de London 

Son fuerzas de largo alcance y dependiendo del caso pueden ser efectivas a distancias muy grandes (10 nm).6



Las fuerzas de dispersión no solo mantienen juntas a las moléculas sino que también las orientan aunque esta orientación sea débil.6



Las fuerzas de dispersión entre dos cuerpos se ven afectadas por la presencia de otros cuerpos, es decir las interacciones no son aditivas.6



Las fuerzas de dispersión son de naturaleza cuántica y su tratamiento riguroso se hace con conceptos de electrodinámica cuántica.6



Estimación de la magnitud de las fuerzas de dispersión de London para dos átomos o dos moléculas pequeñas con a0 /4pe0 = 1'5 10-30 m3y I = 2 10-18J, valores típicos de estas magnitudes, a una distancia de contacto r=s =0'3 nm: Udisp(s)= -4'6 10-21 J. Valor que es aproximadamente igual a kT.6

En principio, el campo eléctrico producido por u ión o por un dipolo próximos puede distorsionar la nube electrónica de una molécula sin momento dipolar, induciendo la formación de un dipolo que se asocia a la partícula inductora. Son las interacciones ión-dipolo inducido y dipolo-dipolo inducido. Este tipo de interacciones decaen rápidamente con la distancia (la energía es proporcional a 1/r6).6

Referencias 1. http://www.qfa.uam.es/labqui/presentaciones/Tema2.pdf fecha de consulta (22/03/2017) 2. http://corinto.pucp.edu.pe/quimicageneral/contenido/53-fuerzas-intermoleculares.html fecha de consulta (22/03/2017) 3. http://www.ehu.eus/biomoleculas/moleculas/fuerzas.htm fecha de consulta (22/03/2017) 4. https://neetescuela.org/fuerzas-dipolo-dipolo-e-ion-dipolo/ fecha de consulta (22/03/2017) 5. https://bioquibi.webs.ull.es/bioquimica%20estructural/Archivoszip/enlacesnocovalentes/hidrogeno.pdf fecha de consulta (22/03/2017) 6. http://facultatciencies.uib.cat/prof/josefa.donoso/campus/modulos/modulo2/modulo2_4.htm fecha de consulta (22/03/2017)

Imágenes tomadas de 1. 2. 3. 4.

http://www.ehu.eus/biomoleculas/moleculas/fuerzas.htm fecha de consulta (22/03/2017) http://colquimica.blogspot.com.co/2013/04/fuerzas-intermoleculares.html fecha de consulta (22/03/2017) http://definicion.de/puente-de-hidrogeno/ fecha de consulta (22/03/2017) http://laguna.fmedic.unam.mx/~evazquez/0403/puente%20de%20hidrogeno.html fecha de consulta (22/03/2017)...