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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)= 3.34x Cm. Cálculos en pizarrón (1).

5 Cálculos en pizarrón (2). MoléculaDistancia de enlace (Å) Diferencia de electronegatividad Momento dipolar (D) HF HCl HBr HI 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 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 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) Ne (S) Ar (S) Kr (S) Xe (S) Rn (S) 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 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) H2OH2O NH HF HCl H2SH2S

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 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)

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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