Polaridad de las moléculas y fuerzas intermoleculares PPTCTC031TC33-A16V1 Clase Polaridad de las moléculas y fuerzas intermoleculares

Resumen de la clase anterior Estructura de Lewis Geometría molecular Tipos de moléculas Con pares de electrones libres en el átomo central Sin pares de electrones libres en el átomo central

Aprendizajes esperados Identificar la atracción dipolo-dipolo, ion-dipolo, y puentes de hidrógeno como enlaces intermoleculares. Caracterizar algunas propiedades que estos enlaces otorgan a las moléculas (punto de ebullición, punto de fusión, tensión superficial, adhesión, cohesión), por ejemplo, el comportamiento de la molécula de agua. Páginas del libro 55.

Video: El secreto de los geckos Geckos: superhéroes del mundo animal que usan las fuerzas de Van der Waals Los geckos son reptiles con una gran capacidad para trepar por casi cualquier superficie, incluso algunas tan suaves y resbalosas como el vidrio. Cuando un gecko apoya su pata, los pelos establecen un contacto extremedamente estrecho con la superficie. ¿Qué usan como “pegamento”? ¿Próximamente? Video: El secreto de los geckos La gran cercanía permite que los átomos y moléculas de los pelos atraigan a los átomos y moléculas de la superficie. Imagen traducida de: http://www.cleveland.com/science/index.ssf/2012/09/university_of_akrons_research.html Más información: http://news.discovery.com/tech/nanotechnology/super-sticky-geckskin-adhesive-coming-soon-140425.htm http://www.bbc.com/news/science-environment-19875247 https://geckskin.umass.edu/ Video: https://www.youtube.com/watch?v=SayqhqTZoxI Así, se generan atracciones denominadas fuerzas de Van der Waals. Son débiles individualmente, pero se multiplican por la densidad y número de pelos en las patas de los geckos. No se debe a succión, pegamento ni a cerdas tipo Velcro. Los geckos tienen sus cojinetes cubiertos por millones de pelos pequeños y flexibles. Para despegarse, el gecko simplemente levanta sus dedos y aleja las setas de la superficie.

Geckos: superhéroes del mundo animal que usan las fuerzas de van der Waals Aplicaciones : Geckskin: tela adherente resistente, fácil de despegar y reutilizar. Video:Geckskin Gecko robot: capaz de trepar diversas superficies con fines de vigilancia o rescate. Video:Gecko robot Imagen traducida de: http://www.cleveland.com/science/index.ssf/2012/09/university_of_akrons_research.html Más información: http://news.discovery.com/tech/nanotechnology/super-sticky-geckskin-adhesive-coming-soon-140425.htm http://www.bbc.com/news/science-environment-19875247 https://geckskin.umass.edu/ Video: https://www.youtube.com/watch?v=SayqhqTZoxI

Polaridad de las moléculas. Fuerzas intermoleculares.

1. Polaridad de las moléculas Cuando se unen dos o más átomos mediante un enlace covalente y tienen diferentes electronegatividades, los electrones se acercan al átomo más electronegativo, formando polos en las moléculas (momentos dipolares). A esto se le llama polaridad de las moléculas. Momento dipolar No hay diferencia de electronegatividad  distribución simétrica de electrones F es más electronegativo que H  atrae los electrones del enlace ¿En qué se diferencian estas moléculas? Molécula apolar Molécula polar

1. Polaridad de las moléculas 2 átomos del mismo elemento µ = 0 Molécula apolar Cl Cl 2 átomos de distintos elementos µ ≠ 0 Molécula polar 3 o más átomos de distintos elementos µ depende de: Polaridad de enlace Geometría molecular

1. Polaridad de las moléculas Ejemplo 1: 1. El CO2 es una molécula que tiene enlaces polares, entre C y O, pero ¿presenta polaridad su molécula? O es más electronegativo que C. Cada enlace es polar. ¿Cuál es su geometría? Lineal (AB2 ángulo 180◦) En general, las moléculas que tienen geometría lineal del tipo AB2 sin pares de electrones libres son no polares, si los momentos de cada enlace entre átomos se anulan Dos momentos dipolares de igual magnitud, pero de sentido contrario µ = 0 Molécula apolar

1. Polaridad de las moléculas Ejemplo 2: ¿Cómo será la polaridad para las moléculas de SO2 y H2O? ¿Cuál es su geometría? Angular AB2E AB2E2 Dos momentos dipolares, que se refuerzan parcialmente entre sí µ ≠ 0 Moléculas son polares

1. Polaridad de las moléculas Ejemplo 3: ¿Cómo será la polaridad de la molécula de BF3? ¿Cuál es su geometría? Trigonal plana (AB3) Tres momentos dipolares de la misma magnitud. µ = 0 Molecular apolar

Piramidal trigonal (AB3E) 1. Polaridad de las moléculas Ejemplo 4: ¿Cómo será la polaridad de la molécula de NH3? resultante ¿Cuál es su geometría? Piramidal trigonal (AB3E) Momento dipolar del par no enlazante apunta hacia arriba del átomo central. µ ≠ 0 Molecular polar

B Ejercitación Ejercicio 5 “guía del alumno” ASE MC ¿Cuál de las siguientes moléculas es apolar? δ- El benceno es una molécula apolar, pero la presencia del grupo metilo, genera un momento dipolar (µ ≠ 0). Molécula polar δ- δ+ δ+ δ+ Molécula polar δ+ Enlace C-Br: Br es más electronegativo  μ ≠ 0 Enlace C-H: C es un poco más electronegativo  μ ≠ 0 La molécula es simétrica, por lo que μT = 0 δ+ δ- δ- N es más electronegativo y además posee un par de electrones libres. δ+ δ+ δ- δ+ Molécula apolar Molécula polar δ- δ- Enlace C-Br: Br es más electronegativo  μ ≠ 0 Enlace C-H: C es un poco más electronegativo  μ ≠ 0 La molécula es asimétrica, por lo que μT ≠ 0 Para determinar la polaridad de las moléculas es necesario conocer su geometría, además determinar si los elementos en la molécula generan algún momento dipolar µ ≠ 0. B ASE O es más electronegativo y posee pares de electrones libres. δ+ δ+ Molécula polar

Dipolo-dipolo inducido 2. Fuerzas intermoleculares Fuerzas intramoleculares: unen a los átomos dentro de una molécula. Determinan las propiedades químicas de las sustancias. Fuerzas intermoleculares: mantienen unidas a las moléculas entre sí. Determinan las propiedades físicas de las sustancias. ¿Cuáles son los diferentes tipos de enlaces?, ¿cuáles son sus características? ¿Qué propiedades físicas conoces? Enlace iónico Ion-dipolo Puente de H Dipolo-dipolo Ion-dipolo inducido Dipolo-dipolo inducido Fuerzas de dispersión Enlace covalente Por lo general, son enlaces débiles, pero al ser muy numerosos su contribución es importante. Enlace metálico

2. Fuerzas intermoleculares 2.1 Fuerzas ion - dipolo Una molécula es un dipolo cuando existe una distribución asimétrica de los electrones, creándose dos polos en la molécula. Iones Interacción Moléculas covalentes polares La solvatación de sustancias iónicas en agua se debe a la formación de interacciones ion-dipolo entre los iones y las moléculas de agua

2. Fuerzas intermoleculares 2.2 Fuerzas de Van der Waals Dipolo – dipolo ¿Qué sucederá cuando dos moléculas polares (dipolos), se aproximan? Se produce una atracción entre polos opuestos. Esta fuerza de atracción es más intensa cuanto mayor sea la diferencia de electronegatividad entre los átomos enlazados. La fuerza de las interacciones dipolo-dipolo disminuye al aumentar la temperatura, favoreciendo la solvatación de los iones.

Distorsión en la nube electrónica 2. Fuerzas intermoleculares 2.2 Fuerzas de Van der Waals Dipolo –dipolo inducido Molécula apolar Molécula polar Gracias a esta interacción, gases apolares como el O2, el N2 o el CO2 se pueden disolver en agua. Distorsión en la nube electrónica

2. Fuerzas intermoleculares 2.2 Fuerzas de Van der Waals Fuerzas de dispersión o Fuerzas de London Las fuerzas de dispersión surgen entre moléculas no polares, en las que pueden aparecer dipolos instantáneos. Molécula apolar Dipolo instantáneo Dipolo inducido Son más intensas cuanto mayor es la molécula, ya que los dipolos se pueden producir con más facilidad.

2. Fuerzas intermoleculares 2.3 Puente de Hidrógeno Constituyen un caso especial de interacción dipolo-dipolo. Muchas de las propiedades físicas y químicas del agua se deben a los puentes de hidrógeno Átomo de hidrógeno Enlace covalente El O y el N son: muy electronegativos y con pares de electrones sin compartir. de pequeño tamaño. También F cumple con estas características.

A Ejercitación Ejercicio 3 “guía del alumno” Comprensión MTP Las sales, como el cloruro de sodio (NaCl), se disuelven en agua por A) fuerzas ion-dipolo. B) fuerzas dipolo-dipolo. C) fuerzas de dispersión. D) puentes de hidrógeno. E) enlace iónico. En agua NaCl (ac) → Na+ (ac)+ Cl- (ac) El dipolo de la molécula de agua rodea (solvata) a los iones Na+ y Cl- A Comprensión ¿Qué tipo de interacción se formará?

2. Fuerzas intermoleculares 2.4 Fuerzas intermoleculares y propiedades físicas de las sustancias Intensidad de las fuerzas intermoleculares ¿Cómo crees tú que afectará la intensidad de las fuerzas intermoleculares a estas propiedades? Tensión superficial Cohesión Adhesión Punto de ebullición Punto de fusión

A    Ejercitación Ejercicio 10 “guía del alumno” ASE MC A continuación se muestran los puntos de ebullición de algunos compuestos orgánicos. Con respecto a esto podemos afirmar que I) los ácidos carboxílicos y los alcoholes secundarios presentan mayores puntos de ebullición porque pueden formar puentes de hidrógeno. II) los alcanos, éteres y ésteres presentan menores puntos de ebullición porque son compuestos apolares. III) los alcanos tienen menor punto de ebullición porque pueden formar puentes de hidrógeno. A) Solo I D) Solo I y III B) Solo II E) Solo II y III C) Solo III  Cuanto mayores sean las fuerzas intermoleculares, mayor será el punto de ebullición, pues se necesita más energía para separar a las moléculas. Los puentes de hidrógeno son más fuertes que otros tipos de enlaces intermoleculares.   Los ésteres y algunos éteres presentan cierta polaridad, aunque menor que la de ácidos carboxílicos y alcoholes. Además no pueden formar puentes de H entre sí (aunque sí con otros compuestos como alcoholes o agua), por lo que sus puntos de ebullición son menores. Para formar puentes de H se debe tener H unido a un átomo muy electronegativo como O, N o F. Los alcanos no cumplen con esto, por lo que no pueden formar puentes de H. Por otro lado, en presencia de puentes de H, el punto de ebullición tiende a subir, como en el caso de los ácidos carboxílicos y alcoholes. A ASE

C Pregunta oficial PSU ASE El cloruro de sodio (NaCl) se disuelve en agua porque I) el agua es un solvente polar. II) el agua es un solvente apolar. III) el cloruro de sodio tiene enlace iónico. IV) el cloruro de sodio tiene enlace covalente polar. Es (son) correcta(s) A) solo I. B) solo II. C) solo I y III. D) solo I y IV. E) solo II y IV. C ASE Fuente : DEMRE - U. DE CHILE, Modelo de prueba de Ciencias Admisión 2016.

Tabla de corrección Ítem Alternativa Unidad temática Habilidad 1 E El enlace químico Reconocimiento 2 A Comprensión 3 4 D ASE 5 B 6 7 C 8 9 10

Tabla de corrección Ítem Alternativa Unidad temática Habilidad 11 D El enlace químico ASE 12 E Comprensión 13 14 B 15 A 16 C 17 18 19 20

La polaridad de las moléculas Síntesis de la clase Se debe principalmente a Geometría molecular La polaridad de las moléculas Diferencia de E.N Polar Apolares

Síntesis de la clase Fuerzas Intermoleculares (uniones intermoleculares) Se clasifican en Fuerzas de Van der Waals Puente de hidrógeno Orientación (dipolo-dipolo, ion-dipolo) Inducción (dipolo-dipolo inducido, ion-dipolo inducido) Dispersión (de London) Su magnitud es Su magnitud depende de Su magnitud es Alrededor del 5% de un enlace covalente débil Aún más débiles que las de orientación Número de e- y forma de las moléculas

Prepara tu próxima clase Recapitulación de estructura atómica. En la próxima sesión, estudiaremos Recapitulación de estructura atómica.

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