Teoria y ejercicios

1. Autoras : Lic. Silvia Mugliaroli
Lic. Amalia Nucara
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Propiedades de las sustancias
3-Interacciones intermoleculares
Serie 4

2. Fuerzas
F
U
E
R
Z
A
S
Intermoleculares
(<intensidad)
Son fuerzas de
atracción entre las
moléculas
Principales
responsables de las
propiedades
macroscópicas de la
materia :T
ebullición y fusión y
solubilidad
Intramoleculares
(> intensidad)
Mantienen juntos
a los átomos de
una molécula
( enlace químico)
Estabilizan a
las moléculas
individuales
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3. Fuerzas intermoleculares
• Son las fuerzas de atracción entre moléculas ( no
confundir con las fuerzas Intramoleculares que son las
que mantienen unidos a los átomos en una molécula,
siendo éstas de mayor intensidad que las
intermoleculares)
• Son las responsables del comportamiento no ideal de
los gases.
• Son más notables en las fases condensadas( sólida y
líquida)
• Son las principales responsables de las propiedades
macroscópicas de la materia: por ej. Temperatura de
fusión y ebullición
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4. Fuerzas intermoleculares
( Fuerzas de Van der
Waals)
Fuerzas dipolo-dipolo
Interacciones por puente
de hidrógeno
Fuerzas de dispersión
(dipolos transitorio
inducido ó
Fuerzas de London)
• Actúan entre
moléculas polares
• Son de origen
electrostático
• A mayor momento
dipolar, mayor es la
intensidad
• Se presentan
entre un átomo
de hidrógeno
unido a un
átomo muy
electronegativo
: O,N.F de una
molécula, y un
átomo de O,
N,ó F de otra
molécula
• La intensidad
dependerá del
numero de
grupos por
molécula, del
impedimento
estérico y del
elemento al q
esta unido el H
• Se presentan entre
todo tipo de
especies
• Dependen de la
POLARIZABILIDAD,
del átomo ó
molécula. Sobre
ésta influyen :
masa molar y
forma
• A mayor
polarizabilidad, mayor
es la intensidad de
estas fuerzas.
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5. Polarizabilidad
• La polarizabilidad de un átomo o molécula es la facilidad
que presentan éstos para distorsionar su distribución
electrónica.
• En general, cuanto mayor sea el número de electrones, más
difusa es la nube electrónica del átomo ( o molécula) y
mayor la polarizabilidad
• La polarizabilidad depende entonces de la nube electrónica
( masa molar) y de la forma de la molécula
• La polarizabilidad incide en la intensidad de las Fuerzas de
London
↑ nube electrónica, ↑ masa molar ,↑ polarizabilidad,
↑intensidad de las fuerzas de London
↑linealidad de la molécula,(↓ramificación de la
misma)↑intensidad de las Fuerzas de London
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6. Fuerzas intermoleculares ( relación fuerzas
con propiedades: T⁰f y T⁰e)
μ de
moléculas
Energía
Propiedades:
T ⁰ fusión y T⁰
ebullición
Forma de
moléculas
Geometría
molecular
Fuerzas intermoleculares
μ de cada
enlace
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7. …¿Cómo explicas estos hechos
experimentales?
sustancia T⁰ fusión (⁰ C) M(g/mol) μ Fuerzas
CH3F -141,8
CCl4 -23,0
sustancia Masa molar g/mol T⁰ebull (⁰C) μ Fuerzas
CH4 16 -161
SiH4 30 -112
GeH4 77 -90,0
sustancia Masa molar g/mol Momento dipolar T⁰ ebull (⁰C) Fuerzas
NO 30,0 0,07 -152
PH3 34,0 0,55 -87,4
H2S 34,0 0,92 -60,7
1.
2.
3.
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8. Compara tus respuestas…(1)
sustancia T⁰ fusión (⁰
C)
No
electrones
M(g/mol) μ Fuerzas
CH3F -141,8 18 34 ≠0 London,dipo
lo-dipolo
CCl4 -23,0 74 154 =0 London
En estas sustancias vemos que, a pesar que una de ellas es polar ,
debido a la mayor masa molar de la otra, la intensidad de
London de esta última ( CCl4), es superior a la suma de las
intensidades de las dos fuerzas que presenta la otra sustancia.
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9. Cuadro (2).
sustancia No de
electrones
Masa molar
g/mol
T⁰ebull (⁰C) μ Fuerzas
CH4 10 16 -161 =0 F London
SiH4 18 30 -112 =0 F London
GeH4 36 77 -90,0 =0 F London
La intensidad de las fuerzas de London dependen del tamaño de la
nube electrónica y de la forma de las moléculas.
En moléculas de forma similar, como las del cuadro, la intensidad
de las fuerzas de London aumenta con el número de electrones que
contiene la molécula, y por lo tanto aumenta con la masa molar de la
sustancia
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10. Cuadro 3
sustancia Masa molar
g/mol
Momento
dipolar
T⁰ ebull (⁰C) Fuerzas
NO 30,0 0,07 -152 London,
dipolo-dipolo
PH3 34,0 0,55 -87,4 London,
dipolo-dipolo
H2S 34,0 0,92 -60,7 London,
dipolo-dipolo
Comparamos sustancias polares de masa molar similar ( las
intensidades de las fuerzas de London son similares).Las diferencias
en las temperaturas de ebullición las atribuimos a las fuerzas dipolo-
dipolo. La intensidad de éstas es mayor cuanto mayor es la polaridad
de las moléculas de la sustancia.
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11. ...seguimos trabajando…
sustancia M(g/mol) Fuerzas de
London
∆E Fuerzas
dipolares
T⁰ ebull (⁰C)
HCl 36,5 0,9 -84,9
HBr 81,0 0,7 -66,8
HI 128 0,4 -39,4
A temperatura ambiente, en que estado de agregación están estas sustancias?
Dadas las sustancias indicadas en la tabla,
1. Cuál tiene interacciones de London más intensas entre sus moléculas?
2. Cuál tiene fuerzas dipolo más intensas?
3. Justifica las diferencias observadas entre sus puntos de ebullición?
La T0ebullicion de HF es 19,50C, a qué atribuyes la anomalía que presenta respecto de
los compuestos de la tabla precedente? © 11

12. ...veamos los resultados…
sustancia M8g/mol) Fuerzas de
London
∆E Fuerzas
dipolares
T⁰ ebull (⁰C)
HCl 36,5
↓
0,9
↑
-84,9
HBr 81,0 0,7 -66,8
HI 128 0,4 -39,4
Observando los hechos experimentales ( la T ebullición),
podemos inferir que las diferencias de las masas molares
son muy significativas y como éstas inciden en la
intensidad de las fuerzas de London, es esperable que el
HI tenga la mayor T de ebullición
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13. Veamos otro ejemplo…
compuesto Fórmula
molecular
Masa molar
(g/mol)
polaridad
To ebullición
(oC)
Trifluoruro de
boro
BF3 67,8 No polar -101
Dioxido de
azufre
SO2 64,0 polar -10,0
1. ¿Qué fuerzas intermoleculares se presentan en estas sustancias?
2. Justifica los hechos experimentales
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14. Sacando conclusiones…
compuesto Fórmula
molecular
Masa molar
(g/mol)
polaridad
Fuerzas
intermolec.
To ebullición
(oC)
Trifluoruro
de boro
BF3 67,8 No polar F London -101
Dioxido de
azufre SO2 64,0 polar
F London y
dipolo-
dipolo
-10,0
En este par de compuestos, de masas molares similares, se
puede suponer que tendrán interacciones de London
comparables.
Sin embargo, una de ellas presenta interacciones dipolo-
dipolo y la otra no. Esto es lo que marcará la diferencia en los
puntos de ebullición observables
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15. Interacción por puente de hidrógeno
• Estas interacciones son más intensas cuanto
mayor es la diferencia de electronegatividad
del átomo unido al átomo de H
sustancia fórmula
Masa molar
(g/mol)
Fuerzas intermole
culares
Temperatura de
ebullición (oC)
Fluoruro de
hidrogeno
HF 20,0
F London, dipolo-
dipolo, puente de
hidrógeno
19,5
Agua H2O 18,0
F London, dipolo-
dipolo, puente de
hidrógeno
100
amoníaco NH3 17,0
F London, dipolo-
dipolo, puente de
hidrógeno
-33,4
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16. Esquema de interacciones por Puentes de
Hidrogeno
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17. Estructura tridimensional de
distintas sustancias químicas
Molécula Red atómica Red iónica Red metálica
Ácido tioacético,
CH3-COSH
Diamante, Cn
Yoduro de cobre
(I), CuI
Metal
Enlace covalente
molecular
Enlace covalente
reticular
Enlace iónico Enlace metálico
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18. Otras estructuras tridimensionales
FeS2 (pirita)
S2Cl2
(disulfuro de
dicloro)
C6H12O4N2S2
(cistina)
C8H14O2S2
(ácido lipoico)
C12H10S2
(disulfuro
difenilo)
Compuesto
iónico
Compuesto
molecular
( liquido)
Compuesto
molecular
(Aminoácido)
Compuesto
molecular
(vitamina)
Compuesto
molecular
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19. Fuerzas entre partículas y características de los sólidos
Tipos de
sólidos
Partículas
constitutiv
as
Fuerzas de
atracción
propiedades ejemplos
Iónico Iones Atracción
electrostática
entre iones de
carga opuesta
Muy duros, quebradizos. Altos
puntos de fusión. Conducen la
corriente eléctrica en solución
o fundidos. Solubles en
solventes polares
NaCl ;
Na2CO3
KOH
Molecular Moléculas Fuerzas
intermoleculares
Blandos. Bajos T fusión. Malos
conductores del calor y de la
corriente eléctrica
I2 ; hielo,
sacarosa
parafina
Covalente Átomos Enlaces
covalentes entre
átomos
Muy duros . Muy altos T
fusión. En general son malos
conductores del calor y de la
corriente eléctrica
Diamante
grafito
Cuarzo
(SiO2)
Metálico Átomos Atracción
eléctrica entre
cationes y
aniones
Relativamente duros, dúctiles
y maleables. Brillantes. T
fusión altos. Buenos
conductores del calor y de la
corriente eléctrica
Mg
Cu
Al
Fe
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20. Estructuras tridimensionales de dos formas
alótropas del C :grafito y diamante
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21. Sustancias y propiedades
Para que las sustancias presenten estas propiedades, ¿de que tipo
de compuestos se trata?
propiedades
sustancia
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22. …¿qué tipo de fuerzas se presentan entre
los siguientes pares de compuestos?...
• HBr y H2S
• Cl2 y CBr4
• H2O y NH3
• H2O y CCl4
Que tipo de sistema : homogéneo o heterogéneo
piensas que constituirá cada uno de estos pares? Por
qué?
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23. ¿Qué tipo de interacciones presentan:
• H2O y NaCl?
¿qué tipo de sistema material constituyen?
Fuerzas ion-dipolo
Son atracciones de origen electrostático :
entre iones ( Na+ y Cl-) con moléculas
polares como el H2O.
La intensidad de estas interacciones
depende de la carga y tamaño de los iones
y de la magnitud del momento dipolar y
tamaño de la molécula
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24. Otra propiedad : solubilidad
• Que tipo de interacciones se presentan en
un sistema formado por:
• H2O y KCl
• H2O y SiO2
• I2 y CCl4 ( molécula no polar)
• H2O y CCl4
• En base a estos resultados , que tipo de
sistema material esperas que constituya
cada uno de éstos?
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25. Solubilidad
Por lo tanto :
• Los solventes polares como el agua , son
buenos disolventes de sustancias polares
o iónicas
• Los solventes no polares como el CCl4
son buenos disolventes de sustancias no
polares
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26. Resolvemos las siguientes
situaciones:
• ¿cuál es la principal fuerza de atracción que hay que
vencer para producir cada uno de los siguientes
procesos:
a)Fundir NaOH ; b)fundir CBr4 ; c)fundir hielo ; d) vaporizar
amoníaco liquido, e)volatilizar yodo sólido
• Dadas las siguientes sustancias : NaCl ( 800ºC) ,
Cdiamante (3500ºC), CH3OH(65oC) CH3I ( 42,5oC ) , Xe
(-107oC),CH4 ( -161oC), H2S ( -60,7oC), colocarlas en
orden creciente de temperatura de ebullición , justificar
los hechos experimentales ( T ebull.)y seleccionar la(s)
que tienen momento dipolar nulo.
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27. Bibliografia
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Buenos Aires2019
QUÍMICA BÁSICA. Di Risio, C.; Roverano, M.; Vazquez, I., 6a edición Ed. CCC Educando,
Material consultado de diversas páginas web
Ejercitación Práctica de la Asignatura QUÍMICA, UBA, CBC, cátedra Bruno-Di Risio 2020
Educación, Mexico 2004
QUÍMICA, LA CIENCIA CENTRAL, Brown, L; Le May, H.; Bursten, B.: 9ª edic. Pearson
Iberoamericana 2006
QUÍMICA GENERAL, Principios esenciales. Chang, R., 4º edición. Ed. Mc Graw Hill