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Enlaces covalente polar

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Bioquimica

Publicado en: Educación
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Enlaces covalente polar

  1. 1. OBJETIVO ESPECIFICO  Reconocer el o los tipos de interacciones intermoleculares presentes de acuerdo con la polaridad de las sustancias CONCLUSIÓN  La intensidad de estas fuerzas es proporcional al grado de polarización momentáneo que se produce a las moléculas. ENLACES COVALENTE POLAR En un enlace covalente polar uno de los átomos ejerce una atracción mayor sobre los electrones de enlace que otro. Esto depende de la electronegatividad de los átomos que se enlazan. Cuando la diferencia de electronegatividad entre los átomos de enlace está entre 0.5 y 2.0, la desigualdad con que se comparten los electrones no es tan grande como para que se produzca una transferencia completa de electrones; el átomo menos electronegativo aún tiene cierta atracción por los electrones compartidos. Los enlaces covalentes polares se llaman polares porque al compartir desigualmente los electrones se generan dos polos a través del enlace; un enlace covalente polar tiene polos positivo y negativo separados. El polo negativo está centrado sobre el átomo más electronegativo del enlace y el polo positivo está centrado sobre el átomo menos electronegativo del enlace. Las características del enlace covalente polar son las siguientes:  Ocurre entre átomos de no metales distintos.  Las electronegatividades de los elementos unidos son similares: ambos átomos son de no metales, por lo que ambos tienen electronegatividad alta.  Los electrones de valencia se comparten desigualmente: se mueven alrededor de ambos átomos, pero se orientan en mayor medida hacia el átomo más electronegativo.  La partícula que se forma es una molécula polar: tiene cargas parciales; positivas en el átomo menos electronegativo y negativa en el átomo más electronegativo.  La diferencia de cargas entre los átomos enlazados es pequeña (parcial).
  2. 2.  Las sustancias con este tipo de enlace se denominan “compuestos moleculares”. Ejemplo: enlace de un átomo de hidrógeno y un átomo de cloro. El hidrógeno es no metal con 1 electrón de valencia y el cloro es no metal con 7 electrones de valencia. En este enlace los átomos de hidrógeno y cloro comparten sus electrones de valencia. El enlace se forma por la atracción de los átomos, resultado de la compartición de electrones. Cuando se unen de esta manera un átomo de hidrógeno y uno de cloro se forma una molécula con cargas parciales (molécula polar), ya que los electrones no se comparten equitativamente; se mueven más cerca del átomo de cloro (más electronegativo). ENLACES COVALENTE NO POLAR Cuando el enlace lo forman dos átomos del mismo elemento, la diferencia de electronegatividad es cero, entonces se forma un enlace covalente no polar. El enlace covalente no polar se presenta entre átomos del mismo elemento o entre átomos con muy poca diferencia de electronegatividad. Ejemplo es la molécula de hidrógeno, enlace de dos átomos de hidrógeno (no metal con 1 electrón de valencia) es decir que está formada por dos átomos del mismo elemento, por lo que su diferencia es cero.
  3. 3. En este enlace los átomos de hidrógeno comparten sus electrones de valencia. El enlace se forma por la atracción de los átomos, resultado de la compartición de electrones. Cuando se unen de esta manera dos átomos de hidrógeno se forma una molécula sin cargas (molécula no polar), ya que los electrones se comparten equitativamente. Otro ejemplo, pero con átomos diferentes, es el metano. La electronegatividad del carbono es 2.5 y la del hidrógeno es 2.1; la diferencia entre ellos es de 0.4 (menor de 0.5), por lo que el enlace se considera no polar. Además el metano es una molécula muy simétrica, por lo que las pequeñas diferencias de electronegatividad en sus cuatro enlaces se anulan entre sí. Muchas sustancias mantienen unidas sus moléculas entre sí en el seno líquido o sólido. Esto es debido, además de las condiciones de presión y temperatura, por las fuerzas de Van der Waals. Estas se producen aún en moléculas no polares por el movimiento de los electrones a través de las moléculas; en lapsos sumamente pequeños de tiempo, los electrones de las mismas se "cargan" hacia un extremo de la molécula, produciendo pequeños dipolos y manteniendo las moléculas muy cercanas entre sí. Las características del enlace covalente no polar son las siguientes:  Ocurre entre átomos de no metales iguales.  Las electronegatividades de los elementos unidos son iguales: se unen átomos del mismo elemento.  Los electrones de valencia se comparten equitativamente: los átomos tienen la misma electronegatividad y atraen los electrones por igual, por lo que los electrones se mueven alrededor de ambos átomos.
  4. 4.  La partícula que se forma es una molécula no polar: sin cargas eléctricas.  La diferencia de cargas entre los átomos enlazados es nula.  Las sustancias con este tipo de enlace se denominan “elementos moleculares”.
  5. 5. PREGUNTAS 1. Cuando el enlace lo forman _____ _____ del mismo elemento. Respuesta: 2 átomos 2. La diferencia de electronegatividad es: a) 1 b) 3 c) 0 d) 2 Respuesta: 0 3. El enlace covalente no polar se presenta entre átomos de diferente elemento. V o F Respuesta: F 4. Las características del enlace covalente no polar son: 1. Ocurre entre átomos de a) sin cargas eléctricas. 2. Las electronegatividades de los elementos unidos son iguales b) no metales iguales. 3. La partícula que se forma es una molécula no polar c) se unen átomos del mismo elemento. Respuesta: 1b 2c 3a 5. La electronegatividad del carbono es: 2.5 y la del hidrógeno es 2.1; la diferencia entre ellos es de: a) 0.4 (menor de 0.5) b) 0.5 (menor de 0.6) c) 0.3 (menor de 0.4) Respuesta: 0.4 (menor de 0.5)
  6. 6. FUERZAS DE LONDON O FUERZAS DE DISPERSIÓN El primero en proponer un origen para esta atracción fue el físico alemán-estadounidense Fritz London en 1930. London reconoció que el movimiento de los electrones en un átomo o molécula puede crear un momento dipolar instantáneo. Las fuerzas de dispersión son fuerzas atractivas débiles que se establecen fundamentalmente entre sustancias no polares, aunque también están presentes en las sustancias polares. Se deben a las irregularidades que se producen en la nube electrónica de los átomos de las moléculas por efecto de la proximidad mutua. La formación de un dipolo instantáneo en una molécula origina la formación de undipolo inducido en una molécula vecina de manera que se origina una débil fuerza de atracción entre las dos. En resumen, a tiempos suficientemente cortos, se puede considerar que la nube electrónica fluctúa alrededor de un valor promedio:  En promedio, la distribución de cargas es simétrica y no hay momento dipolar.  A tiempos cortos la nube electrónica fluctúa, creando momentos dipolares instantáneos. En principio, el campo eléctrico producido por u ión o por un dipolo próximos puede distorsionar la nube electrónica de una molécula sin momento dipolar, induciendo la formación de un dipolo que se asocia a la partícula inductora. Son las interacciones ión-
  7. 7. dipolo inducido y dipolo-dipolo inducido. Este tipo de interacciones decaen rápidamente con la distancia (la energía es proporcional a 1/r6).  Más interesante es el hecho de que dos moléculas que carezcan completamente de carga o de momento dipolar, por ejemplo dos hidrocarburos alifáticos, pueden unirse entre sí con una intensidad significativa.  Si dos partículas (átomos o moléculas) están suficientemente cercanas, las fluctuaciones de las nubes electrónicas se pueden influir mutuamente, oscilando en sincronía y creándose una atracción entre las partículas. Este tipo de atracción es universal y siempre es una fuerza de atracción. De hecho, es la fuerza responsable de que se pueda obtener helio, hidrógeno o nitrógeno líquidos o, en su caso sólidos: las moléculas diatómicas (en el caso de los gases nobles, las moléculas son
  8. 8. monoatómicas) de estos gases, sin momento dipolar neto, se asocian entre sí a temperaturas suficientemente bajas debido a la aparición de estas fuerzas de dispersión. Pero no es necesario ir a temperaturas criogénicas: los hidrocarburos alifáticos de más de 4 carbonos son líquidos o sólidos (parafinas) a temperatura ambiente debido a que sus moléculas se asocian por este tipo de enlaces. La energía de estos enlaces, considerados individualmente, es muy débil; del orden 1,5 kJ/mol, aproximadamente el 0,5% de la energía media de un enlace covalente como mucho. De hecho, es inferior a la energía térmica media de las moléculas a temperatura ambiente, que es del orden de 2 kJ/mol. Dicho de otra forma, un único enlace de este tipo no puede mantener unidas a dos moléculas. Además, sólo son importante a distancias muy cortas: la energía del enlace depende inversamente de la sexta potencia de la distancia interatómica. Sin embargo, si el número de estos enlaces que se establecen entre dos moléculas es suficientemente elevado pueden llegar a tener una importancia significativa como ocurre en el caso de los hidrocarburos saturados. La única fuerza intermolecular que pueden experimentar son estas fuerzas de dispersión, pero a partir de un número pequeño de átomos de carbono son suficientemente intensas como para que estos compuestos sean líquidos a temperatura ambiente (lo que, entre otras cosas, favorece su empleo como combustibles). La energía total de la unión intermolecular depende del número total de enlaces, por lo que cuanto más grandes sean las moléculas, más enlaces de este tipo pueden formar, y se unen más fuertemente. TEMPERATURAS DE EBULLICIÓN EN °C DE HIDROCARBUROS LINEALES METANO ETANO PROPANO BUTANO PENTANO HEXANO DECANO -164 -88,6 -42,1 -0,5 36,1 68,7 164 A partir del butano la energía total de estas interacciones ya es suficiente para poder mantener a las moléculas de hidrocarburo en estado líquido a temperatura ambiente. No solo es importante el número total de átomos; la forma de la molécula, que permite que se formen más o menos enlaces intermoleculares, también lo es. Así, dado que las
  9. 9. moléculas lineales pueden empaquetarse más estrechamente que las ramificadas, sus temperaturas de ebullición son también mayores, como puede comprobarse viendo los tres hidrocarburos isómeros de cinco carbonos: Estas fuerzas de dispersión pueden ser muy importantes donde se encuentren átomos estrechamente empaquetados, como es el interior de las bicapas lipídicas o el interior de las proteínas. ATENCIÓN Las fuerzas de dispersión no se deben confundir con las interacciones hidrofóbicas, que dependen básicamente de las propiedades del agua. Las fuerzas de dispersión son universales, y se producen entre cualquier par de átomos o moléculas, independientemente de que sean polares o no e independientemente del entorno donde se encuentren las moléculas. Las interacciones hidrofóbicas se llevan a cabo exclusivamente en medio acuoso.
  10. 10. PREGUNTAS 1. Las fuerzas de dispersión son ____________________ que se establecen fundamentalmente entre sustancias no polares. Respuesta: fuerzas atractivas débiles 2. La formación de un dipolo instantáneo en una molécula origina la formación de undipolo inducido en una molécula vecina de manera que se origina una débil fuerza de atracción entre las dos. V o F Respuesta: V 3. Las fuerzas de London también se las conoce como a) Fuerzas de dispersión b) Fuerzas de van der waals c) Fuerzas ión-dipolo inducido Respuesta: a 4. La nube electrónica fluctúa alrededor de un valor promedio 1. A tiempos cortos a) la distribución de cargas en torno a una molécula apolar es simétrica y no hay momento dipolar 2. En promedio b) la nube electrónica puede fluctuar, creando momentos dipolares instantáneos 3. Las fuerzas de London son c) fuerzas de atracción entre dipolos que surgen de forma transitoria Respuesta: 1b 2a 3c 5. Las temperaturas de ebullición en ºC de hidrocarburos lineales a) Metano, etano, propano, butano, pentano, hexano, decano b) Decano, hexano, pentano, butano, propano, etano, metano c) Etano, hexano, propano, pentano, metano, decano, butano Respuesta: a

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