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CLASE 4 1. INTERACCIONES QUÍMICAS DÉBILES (16 de Agosto) Fuerzas de Van der Waals Puente de Hidrógeno Interacción dipolo-dipolo 2.

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1 CLASE 4 1

2 INTERACCIONES QUÍMICAS DÉBILES (16 de Agosto) Fuerzas de Van der Waals Puente de Hidrógeno Interacción dipolo-dipolo 2

3 3 INTERACCIONES QUÍMICAS DÉBILES o INTERMOLECULARES FUERTES o INTRAMOLECULARES Fuerzas de atracción entre moléculas Responsables de las propiedades macroscópica de la materia (P.F y P.E) El P.E y P.F son 2 propiedades físicas relacionadas directamente con la fuerza de atracción entre los átomos y moléculas. Si son es xq´las fuerzas de atracción son grandes. Responsables del comportamiento NO ideal de los gases Tienen + influencia en las fases condensadas (L y S) Al T la E Cinética de sus moléculas y ya no se pueden liberar de la atracción de las moléculas vecinas. Las moléculas se agregan y forman gotas de L. Mantienen juntos los átomos de 1 molécula (ENLACE QUÍMICO) Son + fuertes que las intermoleculares, por eso se necesita E para evaporar que para romper enlaces. Dipolo Instantáneo-Dipolo Inducido Dipolo-Dipolo Inducido Dipolo-Dipolo Puentes de Higrógeno Ion-Dipolo

4 Momentos Dipolares Cuando 2 átomos distintos se unen covalentemente, la distribución de la nube e- es desigual, dando un leve exceso de carga(-) en el átomo + electronegativo y un ligero exceso de carga positiva en el átomo que atrae con menor fuerza a los e-. Dipolo eléctrico: 2 cargas eléctricas de signo opuesto están separadas por una cierta distancia. Y su magnitud se mide por su momento dipolar,. = Qr = representa 1 carga parcial de magnitud menor a la carga de 1 e-. 4 Q= magnitud de las cargas (son de signo opuesto pero misma magnitud) r= es la distancia que las separa. Sus unidades son Coulomb-metro (Cm) y se expresa en Debyes (D)= 3.34x10 -30 Cm. Cálculos en pizarrón (1).

5 Cálculos en pizarrón (2). MoléculaDistancia de enlace (Å) Diferencia de electronegatividad Momento dipolar (D) HF0.921.91.82 HCl1.270.91.08 HBr1.410.70.82 HI1.610.40.44 Las moléculas diatómicas heteronucleares presentan un momento dipolar mucho menor (4.79D) debido a la separación PARCIAL de las cargas. Interacción 100% iónica= separación completa de cargas. = cantidad vectorial Se representa como 1 vector dirigido hacia el átomo + electronegativo. Para moléculas con varios enlaces polares se considera 1 vector x cada enlace polar y el total es la suma vectorial de todos los momentos dipolares 5 Ejemplos en pizarrón (3).

6 Moléculas con + átomos es fundamental conocer la geometría para calcular el global Mayor diferencia de electronegatividades implica MAYOR POLARIDAD SOLVENTES ORGÁNICOS C 2.5 H 2.1 O 3.5 O-H > C-O> C-H 1.4 1 0.4 Enlaces C-O-H y C-O-C son angulares. Ejemplos en pizarrón (4).

7 Dipolo Instantáneo-Dipolo Inducido El # de e- y p+ es distinto en los átomos de cada elemento La manera como se distribuyen los e- en los orbitales trae como consecuencia distintos tamaños. La configuración electrónica determina que los átomos de distintos elementos tienen distintos valores de energía de ionización. http://www.youtube.com/watch?v=LCGwod-0rVA&feature=related http://www.youtube.com/watch?v=YZ8izzEq6zI&feature=related GASES NOBLES Monoatómicos a T amb, se atraen poco sus átomos No ceden ni aceptan e- para formar enlaces con otros átomos. Sus propiedades físicas difieren considerablemente. ElementoNo. atómicoP.F (K)P.E (K) He (L)2-4.18 Ne (S)1024.427.13 Ar (S)1883.687.29 Kr (S)36115.8120.26 Xe (S)54161.2166.06 Rn (S)86202211 Las fuerzas de interacción del He son mas PEQUEÑAS. E para separar los átomos de He y pasar de S a L y de L a G.

8 P.F y P.E aumentan al aumentar el No. Atómico (mayor tamaño de los átomos) Porque hay mayores fuerzas de atracción en los más grandes? El MODELO CUÁNTICO del átomo dice que los e- de 1 átomo con subniveles llenos tendrán mayor probabilidad de estar dispersos uniformemente en una esfera, pero admite que exista cierta probabilidad que instantaneamente mayor cantidad de e- pueda colocarse en 1 hemisferio, dejando al otro momentáneamente con un déficit de carga (-) Los Gases nobles tienen completo su último subnivel, por lo que la nube electrónica alrededor del núcleo tiene una geometría esférica y la densidad de carga electrónica es uniforme. 8 Los P.F. y P.E. son 2 propiedades físicas relacionadas directamente con la fuerza de atracción entre los átomos y moléculas. Si los P.F y P.E. son altos es porque las fuerzas de atracción son grandes DIPOLO ELÉCTRICO INSTANTÁNEO: cuando hay en 1 instante 1exceso y 1 déficit de Q en dos sitios distintos.

9 La probabilidad de que en 1 átomo esférico, la densidad de Q(-) pueda polarizarse momentáneamente será MAYOR cuanto mas GRANDE sea el No. de e- en el átomo y cuanto mayor sea el volumen en el que éstos de mueven. LOS ÁTOMOS + GRANDES Y CON + e- SON LOS + POLARIZABLES 1 interacción tipo DIPOLO INSTANTÁNEO-DIPOLO INDUCIDO se observa entre las moléculas o los átomos que NO presentan ni Q ni permanente. También se conocen como fuerzas de LONDON o de VAN DER WAALS 9 DIPOLO INDUCIDO se genera cuando hay 1 dipolo instantáneo y se acerca a otro átomo. Es más probable que se origine un dipolo inducido en los átomos con No. de e- moviéndose en 1 volumen. Aplica para MOLECULAS NO POLARES. F F …………………F F P.E= 155K P.E= 238K L G

10 Dipolo permanente: se presenta cuando las moléculas contienen átomos con distinto valosrde electronegatividad. 1 molécula con dipolo permanente puede inducir un dipolo en otra molécula y se le conoce como DIPOLO-DIPOLO INDUCIDO EJEMPLOS La acetona tiene un dipolo permanente y puede disolver al I 2 porque se genera un dipolo inducido en esta molécula NO POLAR Esta interacción es la responsable de que algunos líquidos POLARES sean MISCIBLES en líquidos NO POLARES 10 Dipolo-Dipolo Inducido - + I I + + + +- - - -

11 1 molécula con permanente tendrá 1 fuerte interacción con otras moléculas que tengan permanente, ya sean iguales a ella o distintas 11 Dipolo-Dipolo compuestofórmulaPMP.E (°C) Etano No polar 30-88°C Isobutano No polar 58-11°C Acetona Polar 5856°C Metanol Polar 3265°C n-pentano No polar 7298°C Tolueno No polar 92110°C Ácido propiónico 74141°C Fenol polar 94180°C

12 La interacción entre el átomo de hidrógeno de 1 molécula y 1 átomo con un valor alto de electronegatividad (O, F, N) de otra molécula, se conoce como PUENTE DE HIDRÓGENO. Es + fuerte que 1 interacción dipolo-dipolo y se manifiesta en losP.E. de los L cuyas moléculas forman puentes de hidrógeno entre sí. 10 12 Puentes de Hidrógeno Éter Metílico Etanol Son isómeros 0 No forma Puentes de Hidrógeno xq´ los hidrógenos forman enlaces poco polares con los de C

13 HF tiene 1 sólo átomo de H para establecer puentes. NH 3, aunque tiene 3, sólo tiene 1 par de e- no compartidos sobre el N. H 2 O, tiene 2 átomos de H unidos al átomo de O, que a su vez tiene 2 pares de e- no compartidos, permitiendo que cada molécula pueda participar simultáneamente con 4 enlaces de puente de hidrógeno. H 2 S, el # de átomos de H y el # de e- no compartidos en el átomo electronegativo es el mismo que en el agua, pero se comporta diferente al agua, debido a la diferencia en los valores de electeronegatividad O(3.5), S (2.5) y H(2.1) 13 sustanciaP.E.(°C)Momento dipolar (D) H2OH2O1001.87 NH 3 -331.46 HF19.91.92 HCl-851.08 H2SH2S-601.10

14 NaCl: sus moléculas se encuentran fuertemente atraídas presentando una interacción ion-ion. La interacción ION-ION puede vencerse en muchos casos al poner la sustancia iónica en H 2 O Las interacciones ION-DIPOLO se presentan entre moléculas con permanente y los IONES, y puede llegar a ser comparable con la de 1 enlace covalente 15 14 ION-DIPOLO

15 ENTALPÍA de HIDRATACIÓN H hidr Al calor desprendido al pasar a un ion desde un estado inicial en fase gaseosa a un estado final rodeado de moléculas de agua, se le conoce como entalpía de hidratación H hidr 15 La interacción es entre un ion y un # variable de moléculas de agua, que depende de la naturaleza del ion. H hidr (kJ/mol) H hidr (kJ/mol) H hidr (kJ/mol) -405-1922-4660 -321-1592-4376 -296-1445-4109 -263-1304-3283

16 Hay 2 variables que influyen en la magnitud de la interacción entre el catión y las moléculas de agua: 16 1.CARGA: la entalpía de hidratación de los iones trivalentes son mucho mayores que los divalentes y monovalentes. 2.TAMAÑO: dentro de 1 grupo de iones con la misma Q, la interacción + fuerte la experimentan los de menor tamaño, debido a que los + pequeños su Q+ se encuentra concentrada en un menor volumen, lo que es equivalente a decir que tienen una mayor densidad de carga. Micell Polar group Hydrocarbon chain Confined reaction Inverse micell Micell synthesis Mono and multi-layers deposition Langmuir-Blodgett Ejercicios (5)

17 17 TAREA para el jueves 23 de agosto 1.¿Qué elementos de la tabla periódica son gases a temperatura ambiente?¿como puedes explicarlo? 3.Relaciona las siguientes columnas, asociando los hechos de la izquierda con el tipo de interacción que los gobierna. HechosTipos de Interacción Interacción sal en aguaDipolo instantáneo-dipolo inducido Formación de la mezcla agua-etanolIon-ion El Br 2 es líquidoIon-dipolo La molécula de bromo es diatómicaDipolo-dipolo inducido La temperatura de fusión de NaCl es muy altaDipolo-dipolo El azúcar forma cristalesCovalente I 2 +I - forman I 3 - Ion-dipolo inducido El I 2 se disuelveDipolo-dipolo

18 18 4. Explica si cada una de las siguientes moléculas tienen momento dipolar. Haz un dibujo de cada una y señala dónde se encuentra el vector momento dipolar. a)Bencenob)CCl4c)ácido benzoicod)CO2e)cloro benceno f)Etanolg)acetonah)eteno i)dicloroeteno. 5.En las siguientes parejas de sustancias elige a la que creas que tenga mayor punto de fusión y explica tu respuesta. a) CF4 vs. CCl4 b) Etanol vs. Butanol c)benceno vs. Acido benzoico d)HF vs. HCl


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