Tema 8: Enlace IV Interacciones intermoleculares

1 Tema 8: Enlace IV Interacciones Tipos de Interacciones Comparativa enlaces qu micos vs fuerzas Interacci n i n-dipolo: solvataci Van der Waals: Interacci n Van der Waals: Interacci n dipolo-dipolo der Waals:dipolos instant neos e inducidos (dispersi n) Efecto del momento dipolar en los puntos de ebullici Efecto de la masa molecular en los puntos de ebullici Enlace de hidr Efecto del Enlace de hidr geno sobre los puntos de ebullici Enlace de hidr geno Enlace de hidr geno combinado con Enlace a de las Interacciones Potencial de Otras lidos Quiralidad1 Diagrama de fases del aguaCmglee-OwnworkEl estado de agregaci n de una sustancia depende del tipo de Interacciones intermoleculares que se establezcan y de c mo prevalezcan en funci n de las condiciones del (IV)

2 Interacciones intermolecularesTema 8 Interacciones intermolecularesIntroducci n2 C mo explicar la variaci n en los puntos de ebullici n y fusi n de diferentes sustancias y su comportamiento general frente a los cambios de temperatura?Dos factores principales:A)Las fuerzas intermolecularesB)La masa molecular3 Enlace (IV) Interacciones intermolecularesTema 8 Interacciones intermolecularesIntroducci nFuente: masa molecularMisma masa molecular4 Enlace (IV) Interacciones intermolecularesTema 8 Interacciones intermolecularesIntroducci nVariaci n de los puntos de ebullici n de los hidruros de los Grupos 14, 15, 16 y 175 Enlace (IV) Interacciones intermolecularesTema 8 Interacciones intermolecularesIntroducci nLas fuerzasque mantienenunidaslas mol culasse denominan, de forma general, fuerzaso interaccionesintermoleculareso d bileso no covalentes.

3 La energ apuestaenjuegoaqu esmucho menorque para losenlaces vistosanteriormentey tienenun marcadocomponenteelectrost tico, aunqueestetipode interaccionesjuegaun papelrelevanteenlas propiedadesf sicasde las sustancias. Son particularmenteimportantesent rminosde c mointeraccionanlasmol culasbiol gicamente. Interacciones d biles ( intermoleculares no covalentes)6 Enlace (IV) Interacciones intermolecularesTema 8 Interacciones intermolecularesIntroducci nLas interaccionesintermolecularesson las responsablesde unagran variedadde propiedadesf sicascomo:1) El estadode agregaci n2) La solubilidad3) Los puntosde fusi ny ebullici n4) La tension superficial5) La viscosidad6) ..Lo normal esque, enun mismosistema, est npresentesm sde un tipode estasinteraccionesactuandode forma simult nea. Esla sumade todasellaslas que le confierenunaenerg ainusitadamenteelevada.

4 Porsupuesto, la manifestaci nde estaspropiedadesesmuydependientede la temperatura. Interacciones d biles ( intermoleculares no covalentes)7 Enlace (IV) Interacciones intermolecularesTema 8 Interacciones intermolecularesIntroducci n1)Interacci n i n-i n( Enlace salino) (aqu los iones son mol culas)2)I n-dipolo3)I n-dipolo inducido4) fuerzas de Van der Waalsa)Dipolo-dipolob)Dipolo-dipolo inducidoc)Dipolo instant neo-dipolo inducido ydipolo inducido-dipolo inducido (dispersi n)5) Enlace de hidr genoAunque hay diferentes clasificaciones, podemos diferenciar 5 categor as se habla solo de dipolo se entiende un dipolo permanente, es decir, una mol culao especie molecular (IV) Interacciones intermolecularesTema 8 Interacciones intermolecularesTipos de Interacciones intermolecularesEnlace salino9 Enlace (IV)

5 Interacciones intermolecularesTema 8 Interacciones intermolecularesTipos de Interacciones intermoleculares110 Enlace (IV) Interacciones intermolecularesTema 8 Interacciones intermolecularesTipos de Interacciones intermoleculares2354a4b4 ~itl/2045/ bridge20 20011 Enlace (IV) Interacciones intermolecularesTema 8 Interacciones intermolecularesComparativa enlaces vs. Interacciones intermolecularesFuerzas muy dependientes de la temperatura (kT): un aumento de temperatura produce un decremento en las Interacciones intermoleculares mas d biles que los enlaces qu micos, del orden de 100 veces distancia de uni n es a nivel de varios . uniones no est n tan presentan una estequiometr a rompen y se forman mediante cambios f constantemente a nivel microsc qu son muy dependientes de la bastante m s fuertes que las fuerzas distancia de uni n es muy peque a, a nivel de.

6 Uniones est n fuertemente una estequiometr a dependiente de los electrones que se enlaces se rompen y se forman mediante reacciones qu se modifican a nivel microsc pico a menos que se (IV) Interacciones intermolecularesTema 8 Interacciones intermolecularesComparativa enlaces vs. Interacciones intermolecularesLa densidad de carga en los cationes suele ser mucho mayor que en los aniones, al ser estos m s grandes. En consecuencia, con una carga de igual magnitud, un cati n experimenta una interacci n mayor con un dipolo que un ani hidrataci n que sufren los iones en disoluci n es un ejemplo de interacci n ion-dipolo. El calor de hidrataci n es el resultado de la interacci n favorable entre los cationes y aniones de un compuesto i nico con el agua, que tiene un gran momento dipolar ( D).

7 Por ejemplo, en el caso del Na+y del Mg2+, como el Mg2+tiene mayor carga y un tama o m s peque o, su interacci n con las mol culas de agua ser mayor ( 405 kJ/mol y 1926 kJ/mol respectivamente).Taxman- + +13 Enlace (IV) Interacciones intermolecularesTema 8 Interacciones intermolecularesInteracci n i n-dipolo: solvataci n14 Enlace (IV) Interacciones intermolecularesTema 8 Interacciones intermolecularesInteracci n i n-dipolo: solvataci nLas entalp as de hidrataci n dependen directamente de la densidad de carga de los pueden verse algunos ejemplos (energ as en kJ/mol).La entalp a de hidrataci n del prot n, por ejemplo, es 1130 KJ/mol. Un valor muy alto dado que su peque o tama o da lugar a una elevada densidad de carga positiva15 Enlace (IV) Interacciones intermolecularesTema 8 Interacciones intermolecularesInteracci n i n-dipolo: solvataci nLas entalp as de hidrataci n est n referidas al procesoMn+(g) + mH2O Mn+(aq) [M(H2O)m]n+Para un mol de ionesLas entalp as de disoluci n, en cambio, tienen en cuenta la energ a reticular: Hsol= Ud+ HhydTodo ion interaccionar con alg n dipolo permanente o podr polarizar alguna mol cula apolar16 Enlace (IV) Interacciones intermolecularesTema 8 Interacciones intermolecularesInteracci n i n-dipolo: solvataci nLa interacci n entre dipolos permanentes confierea las mol culas una cierta organizaci n espacial.

8 Esta cambia constantemente microsc picamente hablando, pero macrosc picamente se revela como homog n entre dipolos permanentesOrdenamiento de dipolos17 Enlace (IV) Interacciones intermolecularesTema 8 Interacciones intermolecularesInteracci n dipolo-dipoloEl ter (dietil ter, PM = g/mol) y la acetona (propanona, PM = g/mol) pesan bastante m s que el agua ( y veces, respectivamente). Sin embargo,sus puntos de ebullici n son solo y C, respectivamente. El 1-propanol, de igual peso molecular que la acetona, presenta tambi n un elevado punto de ebullici n (97 C). Esto se explica porque las fuerzas intermoleculares en estos casos han de ser m s peque as que para el agua o el propanol. Jaelkoury-Diethyl Ether Electrostatic Potential RenderingDietil ter18 Enlace (IV) Interacciones intermolecularesTema 8 Interacciones intermolecularesInteracci n dipolo-dipoloAgregaci n de mol culas de un gas con Dipolo permanente para formar un l quido Momento dipolar permanente en la acetonaToda mol cula polar tiene un momento dipolar permanente, que puede interaccionar con otros dipolos o polarizar mol cula (IV) Interacciones intermolecularesTema 8 Interacciones intermolecularesInteracci n dipolo-dipoloToda mol cula apolar puede polarizarse con alg n i no mol cula con un momento dipolar permanente, o bien presentar un momento dipolar instant neo que puede inducir otros dipolos por polarizaci n.

9 La magnitud de la polarizaci n depender de la polarizabilidad de la nube electr nica de la mol cula en particular que, a su vez, est relacionada con su tama n inducida por la presencia de un dipolo permanente20 Enlace (IV) Interacciones intermolecularesTema 8 Interacciones intermolecularesDipolos inducidos por un dipolo permanentePolarizaci n por la generaci n de un dipolo instant neo21 Enlace (IV) Interacciones intermolecularesTema 8 Interacciones intermolecularesDipolos instant neos e inducidos (dispersi n)Dado que a) es m s isotr pica (formalmente apolar), la resultante del momento dipolar ser mucho m s peque a, y, por tanto, el punto de ebullici n ser m s bajoal existir Interacciones intermoleculares de menor energ ah que los alcanos ramificados presenten puntos de ebullici n m s bajos que sus is meros menos ramificados.

10 Son menos compactos y presentan una mayor superficie disponible para Interacciones con otras mol (IV) Interacciones intermolecularesTema 8 Interacciones intermolecularesEfecto del momento dipolar sobre los puntos de ebullici nC5H12C5H12 Dos factores:El fl or es menos polarizabley est rodeado de un mayor n mero de electrones libres23 Enlace (IV) Interacciones intermolecularesTema 8 Interacciones intermolecularesEfecto de la masa molecular sobre los puntos de ebullici nCaso particular de interacci n dipolo-dipoloque se establece entre una alta densidad de carga negativa ( tomo ligero, muy electronegativo) e hidr geno con una alta densidad de carga positiva por estar unido a su vez a un tomo muy electronegativo (no olvidemos que estas fuerzas son intermoleculares ).Resumiendo, se establece con hidr genos situados entre dos tomos muy electronegativos.