CLASE 4.

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1 CLASE 4

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

3 INTERACCIONES QUÍMICAS
FUERTES o INTRAMOLECULARES 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. DÉBILES o INTERMOLECULARES 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. INTERACCIONES QUÍMICAS Dipolo Instantáneo-Dipolo Inducido Dipolo-Dipolo Inducido Dipolo-Dipolo Puentes de Higrógeno Ion-Dipolo

4 Momentos Dipolares  = Qr
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-. = representa 1 carga parcial de magnitud menor a la carga de 1 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 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)= 3.34x10-30Cm. Cálculos en pizarrón (1).

5 Distancia de enlace (Å) Diferencia de electronegatividad
Molécula Distancia de enlace (Å) Diferencia de electronegatividad Momento dipolar (D) HF 0.92 1.9 1.82 HCl 1.27 0.9 1.08 HBr 1.41 0.7 0.82 HI 1.61 0.4 0.44 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. Cálculos en pizarrón (2). = 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 Ejemplos en pizarrón (3).

6 Mayor diferencia de electronegatividades implica MAYOR POLARIDAD
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 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. GASES NOBLES Monoatómicos a Tamb, se atraen poco sus átomos No ceden ni aceptan e- para formar enlaces con otros átomos. Sus propiedades físicas difieren considerablemente. Elemento No. atómico P.F (K) P.E (K) He (L) 2 - 4.18 Ne (S) 10 24.4 27.13 Ar (S) 18 83.6 87.29 Kr (S) 36 115.8 120.26 Xe (S) 54 161.2 166.06 Rn (S) 86 202 211 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 Porque hay mayores fuerzas de atracción en los más grandes?
P.F y P.E aumentan al aumentar el No. Atómico (mayor tamaño de los átomos) 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 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. 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 (-) DIPOLO ELÉCTRICO INSTANTÁNEO: cuando hay en 1 instante 1exceso y 1 déficit de Q en dos sitios distintos.

9 se genera cuando hay 1 dipolo instantáneo y se acerca a otro átomo.
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 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. 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 Aplica para MOLECULAS NO POLARES. P.E= 238K P.E= 155K G L F F …………………F F

10 Dipolo-Dipolo Inducido
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 I + - - + EJEMPLOS La acetona tiene un dipolo permanente y puede disolver al I2 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

11 Dipolo-Dipolo “1 molécula con  permanente tendrá 1 fuerte interacción con otras moléculas que tengan  permanente , ya sean iguales a ella o distintas” compuesto fórmula PM P.E (°C) Etano No polar 30 -88°C Isobutano 58 -11°C Acetona Polar 56°C Metanol 32 65°C n-pentano 72 98°C Tolueno 92 110°C Ácido propiónico 74 141°C Fenol polar 94 180°C

12 Puentes de Hidrógeno 10 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 los P.E. de los L cuyas moléculas forman puentes de hidrógeno entre sí. No forma Puentes de Hidrógeno xq´ los hidrógenos forman enlaces poco polares con los de C Son isómeros ≠0 Etanol Éter Metílico

13 sustancia P.E.(°C) Momento dipolar (D) H2O 100 1.87 NH3 -33 1.46 HF 19.9 1.92 HCl -85 1.08 H2S -60 1.10 HF tiene 1 sólo átomo de H para establecer puentes. NH3, aunque tiene 3, sólo tiene 1 par de e- no compartidos sobre el N. H2O, 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. H2S, 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)

14 15 ION-DIPOLO 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 H2O 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 ENTALPÍA de HIDRATACIÓN Hhidr
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 Hhidr La interacción es entre un ion y un # variable de moléculas de agua, que depende de la naturaleza del ion. Hhidr (kJ/mol) Hhidr (kJ/mol) -405 -1922 -4660 -321 -1592 -4376 -296 -1445 -4109 -263 -1304 -3283

16 Mono and multi-layers deposition
Hay 2 variables que influyen en la magnitud de la interacción entre el catión y las moléculas de agua: CARGA: la entalpía de hidratación de los iones trivalentes son mucho mayores que los divalentes y monovalentes. 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 TAREA para el jueves 23 de agosto
¿Qué elementos de la tabla periódica son gases a temperatura ambiente?¿como puedes explicarlo? Relaciona las siguientes columnas, asociando los hechos de la izquierda con el tipo de interacción que los gobierna. Hechos Tipos de Interacción Interacción sal en agua Dipolo instantáneo-dipolo inducido Formación de la mezcla agua-etanol Ion-ion El Br2 es líquido Ion-dipolo La molécula de bromo es diatómica Dipolo-dipolo inducido La temperatura de fusión de NaCl es muy alta Dipolo-dipolo El azúcar forma cristales Covalente I2 +I- forman I3- Ion-dipolo inducido El I2 se disuelve

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)Benceno b)CCl4 c)ácido benzoico d)CO2 e)cloro benceno f)Etanol g)acetona h)eteno i)dicloroeteno. 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