Polaridad de las moléculas y fuerzas intermoleculares PPTCES031CB33-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

Pregunta oficial PSU Fuente : DEMRE - U. DE CHILE, Modelo de prueba de Ciencias Admisión 2015.

Polaridad de las moléculas. Fuerzas intermoleculares.

1. Polaridad de las moléculas La polaridad de las moléculas depende de: la diferencia de electronegatividades entre sus átomos. su geometría. La existencia de enlaces covalentes polares en una molécula, no establece necesariamente la polaridad de la misma. Para determinar la polaridad de una molécula, se utiliza el momento dipolar (µ), que es la expresión de la asimetría de la carga eléctrica en un enlace químico.

1. Polaridad de las moléculas µ se establece como un vector con dirección hacia el átomo más electronegativo del enlace, por ejemplo: Si al sumar estos vectores, se anulan: µ = 0 y la molécula será apolar. μ = 0 Si al sumar estos vectores, no se anulan: µ ≠ 0 y la molécula será polar Molécula simétrica Molécula asimétrica

1. Polaridad de las moléculas El momento dipolar de una molécula formada por tres o más átomos depende tanto de la polaridad del enlace como de la geometría molecular. Caso 1: El CO2 es una molécula que tiene enlaces polares, entre C y O, pero ¿presenta polaridad su molécula? En general, las moléculas del tipo AB2, que tienen geometría lineal, son no polares, dado que los momentos de cada enlace entre átomos se anulan.

A Ejercitación Ejercicio 7 “guía del alumno” Comprensión La molécula de tetracloruro de carbono (CCl4) es apolar. Esto se explica porque La molécula es de forma AB4, sin pares de electrones libres en el átomo central. cada átomo de cloro posee 3 pares de electrones libres. el carbono posee pares de electrones libres. forma enlaces covalentes apolares. forma enlaces covalentes dativos. A Comprensión

1. Polaridad de las moléculas Caso 2: Las moléculas con geometría angular tienen dos momentos dipolares, que se refuerzan parcialmente entre sí, de tal manera que la suma de los dos momentos dipolares resulta ser distinta de cero. La molécula es polar. Ejemplo:

1. Polaridad de las moléculas Caso 3: Las moléculas del tipo AB3 tienen tres momentos dipolares presentes, de la misma magnitud. La simetría de la forma triangular , significa que los momentos de enlace se cancelan entre sí , es decir, que la sumatoria de los momentos es cero y la molécula resulta ser apolar. Ejemplo: δ- δ+

C Ejercitación Ejercicio 5 “guía del alumno” ASE Respecto a la molécula de BF3, podemos afirmar que A) cumple con la regla de octeto. B) presenta geometría piramidal trigonal. C) es una molécula apolar. D) posee 3 pares de electrones libres en el átomo central. E) tiene 3 enlaces covalentes apolares. C ASE

1. Polaridad de las moléculas Caso 4: En moléculas del tipo AB3E el par libre tiene un momento dipolar que apunta hacia fuera del átomo central, lo que implica que el momento resultante es distinto de cero, por lo tanto, la molécula es polar. Ejemplo: resultante

B Ejercitación Ejercicio 4 “guía del alumno” ASE ¿Cuál de las siguientes moléculas es apolar? B ASE

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. 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 Se producen entre una sustancia iónica y una sustancia covalente polar (dipolo). La solvatación de sustancias iónicas en agua se debe a la formación de interacciones ion-dipolo entre los iones y las moléculas de agua

E Ejercitación Ejercicio 12 “guía del alumno” Comprensión La solvatación de NaCl en el agua se debe a la atracción que existe entre los iones Na+ y Cl- y los correspondientes dipolos con carga opuesta de la molécula de agua. que los iones Na+ y Cl- son capaces de vencer las fuerzas que los mantienen juntos en estado sólido. que se forma una interacción ion-dipolo. Solo I Solo II Solo III Solo I y III I, II y III E Comprensión

2. Fuerzas intermoleculares 2.2 Fuerzas de Van der Waals Dipolo – dipolo Cuando dos moléculas polares (dipolos) se aproximan, se produce una atracción entre polos opuestos. Esta fuerza de atracción entre dos dipolos 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.

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

B Ejercitación Ejercicio 8 “guía del alumno” Comprensión Cuando una molécula gaseosa de N2 se disuelve en el agua, forma interacciones   A) dipolo permanente- dipolo permanente B) dipolo inducido- dipolo permanente C) ion-ion. D) por fuerzas de dispersión E) ion- dipolo B Comprensión

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

E Ejercitación Ejercicio 14 “guía del alumno” ASE ¿Cuál opción es correcta respecto a las características de la molécula de Cl2? Tipo de enlace Polaridad de la molécula Fuerzas intermoleculares Covalente apolar Polar Fuerzas de London Covalente polar Apolar Dipolo-dipolo inducido Covalente dativo Puente de hidrógeno Dipolo-dipolo A) B) C) D) E) E ASE

2. Fuerzas intermoleculares 2.3 Puente de Hidrógeno Constituyen un caso especial de interacción dipolo-dipolo. Se producen entre un átomo electronegativo y un átomo de hidrógeno unido covalentemente a otro átomo electronegativo. Átomos pequeños, muy electronegativos y con pares de electrones sin compartir. Puede ser O, N o F. Muchas de las propiedades físicas y químicas del agua se deben a los puentes de hidrógeno.

B Ejercitación Ejercicio 17 “guía del alumno” ASE En la siguiente imagen se representa la interacción entre algunas moléculas de agua. Con respecto a los enlaces representados por la línea discontinua, es correcto afirmar que I) corresponden a uniones intramoleculares. II) constituyen un tipo de interacción entre cargas opuestas. III) su formación aumenta con el incremento de la temperatura. A) Solo I D) Solo I y III B) Solo II E) I, II y III C) Solo III B ASE

2. Fuerzas intermoleculares 2.4 Fuerzas intermoleculares y propiedades físicas de las sustancias Intensidad de las fuerzas intermoleculares Tensión superficial Cohesión Adhesión Punto de ebullición Punto de fusión Cuanto más intensas son las fuerzas intermoleculares, más alta es la cohesión, los puntos de fusión y de ebullición y la tensión superficial.

A Ejercitación Ejercicio 11 “guía del alumno” ASE 11. 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 hidrógenos. 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 A ASE

Pregunta oficial PSU Fuente : DEMRE - U. DE CHILE, Modelo de prueba de Ciencias Admisión 2015

Tabla de corrección Ítem Alternativa Unidad temática Habilidad 1 A El enlace químico ASE 2 E Reconocimiento 3 D 4 B 5 C 6 7 Comprensión 8 9 10 11 12

Tabla de corrección Ítem Alternativa Unidad temática Habilidad 13 D El enlace químico ASE 14 E 15 B 16 C Comprensión 17 18 19 20 21 22 23 24 A 25

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

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 es Su magnitud depende de 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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