Programa de Acceso Inclusivo, Equidad y PermanenciaPAIEP U. de Santiago Química Fuerzas Intermoleculares 1. Defina los siguientes términos: Fase Fuerzas intermoleculares Fuerzas intramoleculares Densidad Compresibilidad Vibración molecular Propiedad Macroscópica Dipolo Polaridad Momento dipolar (con ecuación y unidad) Fuerza dipolo-dipolo Fuerza dipolo-dipolo inducido Fuerzas de dispersión Fuerzas de Van Der Waals Fuerza ion-dipolo Enlace o interacción puente de hidrógeno. Hidratación Aislante eléctrico Polarizabilidad 2. Explique la relación existente entre las fuerzas de dispersión y la masa molar. 3. Esquematice el cambio de estado de: Sólido a líquido Líquido a gas 4. Usando esferas como moléculas. Represente las fuerzas intermoleculares existentes en moléculas polares y apolares. 8. Compare la energía necesaria para separar 2 moléculas de agua unidas por puente de hidrógeno y la energía necesaria para romper un enlace H-O en el agua. 6A y 7A .08 HBr 0.92 HCl 1. Explique la tendencia y las excepciones que se muestra en este gráfico para los puntos de ebullición de los compuestos de hidrógeno de los elementos de los grupos 4A. Equidad y Permanencia PAIEP U. Según la siguiente tabla: Explique la variación en el momento dipolar. Explique el comportamiento del punto de fusión en estos compuestos no polares. Programa de Acceso Inclusivo. de Santiago Química 5. 5A . Molécula Momento dipolar (D) HF 1. Compuesto Punto de fusión (°C) CH4 -182 CF4 -150 CCl4 -23 CBr4 90 Cl4 171 7.78 6. . de Santiago Química Ejercicios de aplicación: 1. De una explicación razonable para los siguientes hechos: a) El cloruro de sodio tiene un punto de fusión de 800°C.SiBr4 .SiI4 . b) El diamante no conduce la corriente eléctrica mientras que el níquel si lo hace. ¿Cuál de las siguientes sustancias presenta un punto de ebullición más alto? a) F2 b) Br2 c) Cl2 d) I2 5) Ordene las siguientes sustancias por orden creciente de sus puntos de ebullición. determine cuales presentan puentes de hidrógeno. Indicar que fuerzas atractivas deben ser vencidas para que se verifiquen los siguientes procesos: a) Disolución de cloruro de sodio en agua. Equidad y Permanencia PAIEP U. 3. SiCl4 . 4. 2. Ordene de mayor a menor la magnitud de los siguientes tipos de interacciones entre dos átomos: Enlace covalente. Fuerzas de Van der Waals. a) Di-metil-éter b) Etanol c) Agua d) Amoníaco e) Metil-amina. el cloro es un gas a temperatura ambiente.SiF4 6) De los siguientes compuestos. c) Ebullición de hidrógeno líquido. c) El flúor es una molécula covalente mientras que el fluoruro de cesio es iónico. b) Fusión de cristal de hielo. en cambio. Programa de Acceso Inclusivo. Puente de hidrógeno. d) Hervir el bromo molecular e) Fundir Yodo sólido f) Disociar el F2 en átomos de F. Ordene los siguientes compuestos según solubilidad en agua decreciente. Equidad y Permanencia PAIEP U.CH2-CH2-CH3 d) 1-cloro-prpano CH3-CH2. Programa de Acceso Inclusivo.CH2-CH2-OH c) Pentano CH3-CH2. a) 1 bromopropano CH3-CH2-CH2-Br b) Etil-metil-eter CH3-CH2-O-Br c) 1-propanol CH3-CH2-CH2OH d) Propano CH3-CH2-CH3 . presenta un punto de ebullición más alto? a) Di-etil-éter CH3-CH2-O-CH2-CH3 b) n-butanol CH3-CH2. ¿Cuál de los siguientes compuestos orgánicos de similar masa molar. explique su razonamiento. Indique en orden decreciente según los puntos de ebullición para las siguientes sustancias: a) Fenol C6H5-OH b) Tolueno C6H5-CH3 c) Benceno C6H6 d) p-hidroxitolueno HO-C6H4-OH 10. ¿Qué tipo de fuerzas intermoleculares existen entre los siguientes pares de especies: a) HBr y H2S b) Cl2 y CBr c) I2 y NO d) NH3 y C6H6 8. de Santiago Química f) Acetona 7.CH2-Cl 9. Ejemplo: Propiedad Macroscópica: Las propiedades macroscópicas de una sustancia son aquellas que pueden ser determinadas directamente. Densidad: Es una propiedad intensiva. Equidad y Permanencia PAIEP U. Dipolo: se forman en un sistema de dos cargas opuestas y de igual magnitud cercanas entre sí. Se calcula dividiendo la masa por el volumen. Fuerzas intermoleculares: son fuerzas de atracción entre moléculas. densidad. Los gases son muy comprimibles. está separada de esas partes por el límite bien definido. Programa de Acceso Inclusivo. de Santiago Química Respuestas: 1. Compresibilidad: La compresibilidad se produce cuando se aumenta la presión en el sistema y como consecuencia disminuye el volumen. . en cambio en los líquidos y sólidos se expresa en g/mL. el gas licuado es un ejemplo. Pueden ser covalentes o no covalentes. No covalentes Fuerzas intramoleculares: son fuerzas que mantienen unidos los átomos dentro de una molécula. Vibración molecular: Las moléculas y los átomos que la forman no son rígidas. masas. En gases generalmente la densidad se expresa en unidades de g/L. Las vibraciones pueden ser de dos tipos: tensión y de flexión. Fase: es una parte homogénea de un sistema y aunque está en contacto con otras partes del sistema. es decir no depende de la cantidad de sustancia. temperaturas. Ejemplo: longitudes. etc. estas están en constante movimiento. porque tiene un momento dipolar distinto de cero. La polaridad de una sustancia se relaciona con el momento dipolar µ. 2. El momento dipolar de los 2 enlaces O-H. es necesario determinar la magnitud de los momentos dipolares correspondientes. deben estar orientados de modo que los momento dipolares no sean anulados Fuerza dipolo-dipolo: Interacción entre dipolos permanentes. Programa de Acceso Inclusivo. o más de un par de electrones son compartidos. de Santiago Química Polaridad y momento dipolar: Momento dipolar: el momento dipolar (µ) de una sustancia se calcula mediante: µ = Q × r (donde Q. es la carga y r es la distancia entre las cargas) Los momentos dipolares generalmente se expresan en (D) debye. Equidad y Permanencia PAIEP U.33×10-30 C m. En resumen una molécula será polar cuando: 1. Para determinar si una molécula poliatómica es polar. es un solvente polar. Se requiere que haya por lo menos un enlace polar o un par de electrones no compartidos en el átomo central. cuya equivalencia es: 1D = 3. En el caso del agua. Ver figura. . el cual es una magnitud vectorial. no se anulan debido al ángulo de la molécula. Cuando haya más de un enlace polar. H-O. Fuerzas de Van Der Waals: Se utiliza como sinónimo de fuerzas de London y fuerzas entre dipolos. Las moléculas polares son dipolos (extremo positivo y negativo). Las fuerzas de dispersión aumentan con la masa molar. Enlace o interacción puente de hidrógeno: son un tipo especial de atracción intermolecular (dipolo-dipolo) entre el átomo de hidrógeno de un enlace polar (particularmente un enlace de H- F. las fuerzas de dispersión aumentan con el número de electrones. . O ó N de otra molécula). Fuerza ion dipolo: Se producen entre un ion y la carga parcial del extremo de una molécula polar. H-F) y un par de electrones no enlazantes de un ion o átomo pequeño electronegativo cercano (generalmente un átomo de F. Equidad y Permanencia PAIEP U. Programa de Acceso Inclusivo. Además una mayor masa molar a menudo indica un átomo más grande cuya distribución electrónica se altera con más facilidad porque los electrones externos están unidos con menos fuerza por el núcleo. El dipolo permanente induce la formación de un dipolo temporal en la molécula apolar. Fuerzas de dispersión de London: fuerzas de atracción que se generan por los dipolos temporales inducidos en los átomos y moléculas. de Santiago Química Fuerza dipolo-dipolo inducido: Resulta de la interacción de una partícula polar con otra no polar. como una disolución de NaCl en agua. Las fuerzas ion dipolo son muy importantes para las disoluciones de sustancias iónicas en líquidos polares. Como las moléculas con mayor masa molar tienen a tener más electrones. Programa de Acceso Inclusivo. Equidad y Permanencia PAIEP U. 3. 4. Aislante eléctrico: sustancia incapaz de conducir la corriente eléctrica. Además una mayor masa molar a menudo indica un átomo más grande cuya distribución electrónica se altera con más facilidad porque los electrones externos están unidos con menos fuerza por el núcleo. Las fuerzas de dispersión aumentan con la masa molar. Polarizabilidad: Es la facilidad para distorsionar la distribución electrónica de un átomo o molécula. . 2. La figura muestra los cambios de estado del agua. En general conforme crezca el número de electrones y más difusa la nube electrónica del átomo o molécula mayor será su polarizabilidad. Como las moléculas con mayor masa molar tienen a tener más electrones. las fuerzas de dispersión aumentan con el número de electrones. de Santiago Química Hidratación: Proceso en el cual un ion o una molécula se rodea de agua distribuidas en una forma específica. al igual que los nombres de cada etapa. . HF) tiene el punto de ebullición más alto. de Santiago Química La figura muestra la interacción entre una molécula apolar y otra molécula polar. Recuerda que este tipo de interacción se forma entre moléculas de la sustancia. para el caso del agua: F—H.. N—H. 6 A. La variación del momento dipolar se explica porque la diferencia de electronegatividad de los átomos. O—H. Programa de Acceso Inclusivo. te darás cuenta que a mayor masa molar se obtiene un punto de fusión más alto... 5. La fuerza de la interacción puente de hidrógeno está determinada por la interacción coulómbica entre el par libre de electrones del átomo electronegativo y el núcleo de hidrógeno. produciendo un momento dipolar más fuerte. se necesitan 424. Acá hay una lista de energía involucradas para romper una interacción puentes de hidrógeno.. Si calculas la masa molar de las sustancias cuya fórmula molecular es similar. La razón es que hay enlaces ó interacciones puentes de hidrógeno en las tres dimensiones entre las moléculas de estos compuestos. 6. Los compuestos de hidrógeno de los elementos de los grupos 5 A.8 kJ/mol. el compuesto más ligero (NH3.. .. O—H.O (8 kJ/mol) En cambio para romper el enlace O-H en el agua.F (155 kJ/mol) . Equidad y Permanencia PAIEP U. 7A.N (29 kJ/mol).. 8. es decir el átomo de flúor al ser el más electronegativo atrae la nube electrónica hacia él... En cada una de estas series. La segunda parte muestra la interacción entre dos moléculas polares. al contrario de lo que se esperaría considerando la masa molar.N (13 kJ/mol) N—H. 7. H2O.O (21 kJ/mol). por lo que dentro de sus propiedades físicas son buenos conductores del calor y de la electricidad. Enlace covalente –puentes de hidrógeno-Fuerzas de Van der Waals. esto es sobre moléculas vecinas y dipolo instantáneo) a mayor masa. . El punto de ebullición de una sustancia esta relacionado con la masa molar. 2. es decir a mayor masa molar mayor punto de ebullición. Programa de Acceso Inclusivo. f) Fuerza de enlace. por lo cual la diferencia de electronegatividad es mayor a 1. aunque es una molécula apolar hay fuerzas de London (dipolo inducido. a) Los compuestos iónicos forman redes cristalinas y son duros. c) La molécula de flúor presenta enlace covalente apolar. por lo tanto la sustancia que presenta un mayor punto de ebullición es I2. debido a la polarizabilidad de la molécula. Mientras que el fluoruro de cesio es un compuesto iónico. Equidad y Permanencia PAIEP U. c) Fuerzas de London. a) Se debe vencer fuerzas electrostáticas. por lo tanto sus puntos de fusión deben ser altos. ya que el compuesto NaCl está formado por un enlace iónico. es un compuesto molecular. d) Fuerzas de London. En donde todos los átomos de carbono están ocupados formando enlaces. además de ser gaseosos o líquidos a temperatura ambiente.7. Los átomos que constituyen los metales tienen pocos electrones de valencia. en cambio la molécula de cloro. 4. Por otra parte el níquel presenta enlaces metálicos. de Santiago Química Resultados ejercicios de aplicación: 1. ya que ambos elementos se encuentran en los extremos de la tabla periódica. e) Fuerzas de London. mayor fuerza de dispersión. Cuya característica es presentar bajos puntos de fusión y de ebullición. Explicación análoga a letra a). También se deben vencer las fuerzas entre las moléculas de agua (Puente de H) b) Puentes de hidrógeno. debido a que es un enlace covalente simple. debido a que la diferencia de electronegatividad es igual a cero. 3. está unido mediante fuerzas electrostáticas. b) El diamante es un sólido formado por redes covalentes de átomos de carbono enlazados tetraédricamente (hibridación del carbono sp3). pero con la libertad para moverse por toda la red de iones positivos. Este es el caso del cloruro de sodio. Luego el etil-metil-éter gracias al átomo de O que le entrega algo de polaridad.SiCl4-SiBr4. NH3. El razonamiento es igual al ejercicio anterior. El único compuesto de toda la lista que puede formar puentes de hidrógeno es el n- butanol. Fenol solo puede formar uno. Equidad y Permanencia PAIEP U. Programa de Acceso Inclusivo. debido a su polaridad entregada por el grupo OH. CH3-CH2-OH. 8. Primero debes investigar las fórmulas de las sustancias. 7. . posteriormente tenemos el 1 bromo-propano y finalmente el propano. El compuesto más soluble en agua es el 1 propanol. CH3-O-CH3. a) Ambas moléculas son polares. 9. Recuerda que los puentes de hidrógeno se presentan entre moléculas covalentes polares que contienen hidrógeno unido a algún otro elemento pequeño altamente electronegativo como F. Entre ellos hay una interacción dipolo-dipolo inducido. SiF4. El orden es el siguiente: d-a-b-c P-hidroxitolueno debería presentar el punto de ebullición más alto ya que esta sustancia puede formar 2 puentes de hidrógeno. O y N. 10. no hay puentes de hidrógeno. de Santiago Química 5. por lo tanto la interacción es dipolo-inducido. si hay puentes de hidrógeno H2O. Debido a lo anterior es que las aminas primarias y secundarias pueden formar puentes de hidrógeno. si hay puentes de hidrógeno. Entre ellos hay una interacción dipolo-dipolo inducido. c) La molécula I2 es apolar. b) La molécula de cloro es apolar. El tolueno tiene mayor masa molar que el benceno por lo que también tendrá un mayor punto de ebullición. por lo tanto hay una interacción dipolo inducido. CH3-CO-CH3. no hay puentes de hidrógeno. si hay puentes de hidrógeno. si hay puentes de hidrógeno.SiI4. d) NH3 es una molécula polar y la molécula de benceno es apolar. 6. CH2NH2. Programa de Acceso Inclusivo. College. de Santiago Química Responsables académicos Comité Editorial PAIEP y colaboración Dra.. Química. W. (2002). Equidad y Permanencia PAIEP U. Ana María Campos. (7a.A. Referencias y fuentes utilizadas Chang. . México: Mc Graw-Hill Interamericana Editores S. R. ed).