Captulo 5: Estados de la materia. Fuerzas intermoleculares

Lquidos y slidos . Fuerzas intermoleculares . Propiedades de los lquidos

Mg. Pilar Montenegro Ch.

Facultad de ingeniera

Estados de la materia

C > R C = R C < R

El aumento de temperatura

causa el cambio de estado

FUERZAS INTERMOLECULARES

Enlace qumico : Los tomos de un molcula se mantienen unidos

por enlaces qumicos cuya fuerza

va de 150 a 1000 kJ/mol.

Ej. se requieren 1652 kJ para

romper 4 moles de enlaces

covalentes CH

fuerzas intermoleculares o atracciones intermoleculares, atraen una molcula a otra.

No es enlace qumicoEj. slo se requieren 8.9 kJ para separar unas de otras 1 mol de molculas de metano que estn muy juntas en el metano lquido, a fin de evaporar el lquido y convertirlo en gaseoso.

FUERZAS INTERMOLECULARES son interacciones no covalentes: fuerzas de

atraccin que no son enlaces inicos y que sondiferentes de los enlaces covalentes. Lasinteracciones no covalentes entre molculas(fuerzas intermoleculares) explican el puntode fusin, el punto de ebullicin y otraspropiedades de las sustancias que no soninicas.

Intensidad de las fuerzas intermoleculares

Tipos de fuerzas intermoleculares:

Ion-Dipolo

Enlace o Puente de Hidrgeno

Fuerzas de van der Waals:

Dipolo-Dipolo

Dipolo-Dipolo Inducido

Dispersin de carga o de London

intensidad

FUERZAS DE DISPERSIN DE LONDON

Se presentan en todas las sustancias moleculares. Son el resultado de la atraccin entre los extremos positivo ynegativo de dipolos inducidos en molculas adyacentes.

Cuando los electrones de una molcula adquierenmomentneamente una distribucin no uniforme, provocan que en

una molcula vecina se forme momentneamente un dipolo

inducido.

FUERZAS DE DISPERSIN DE LONDON

tomos neutros y molculas

apolares no presentan vector de

polaridad por lo tanto su

momento dipolar es cero(u=0)

FUERZAS DIPOLO-DIPOLO

Interaccin entre dos molculas polares o dos grupos polares de la misma molcula si sta es grande.

Las molculas que son dipolos se atraen entre s cuando la regin positiva de una est cerca de la regin negativa de la otra ( dipolo permanente)

(+)(-) (+)(-) Ej. H-Cl----H-Cl

(-)(+) (-)(+) Cl-H----Cl-HO

FUERZAS DIPOLO-DIPOLO

En un lquido las molculas estn muy cercanas entre s y seatraen por sus fuerzas intermoleculares.

Las molculas deben tener suficiente energa para vencer esasfuerzas de atraccin, y hacer que el lquido pueda entrar enebullicin.

Si se requiere ms energa para vencer las atracciones de lasmolculas del lquido A que aqullas entre las molculas dellquido B, el punto de ebullicin de A es ms alto que el de B.Recprocamente, menores atracciones intermoleculares danpie a puntos de ebullicin ms bajos.

Puentes de hidrgeno Es un tipo especial de interaccin dipolo-dipolo entre el tomo de

hidrgeno que est formando un enlace polar, tal como NH, OH, FH, y un tomo electronegativo como O, N F. Esta interaccin serepresenta de la forma siguiente:

AH AHAA representan O, N F; AH es una molcula o parte de una molcula.

La lnea de puntos representa el enlace de hidrgeno.Ej. Molculas de H2O , molculas de HF

Puente de hidrgeno:

La energa media de un enlace de hidrgenoes bastante grande para ser una interaccindipolo-dipolo (mayor de 40 KJ/mol). Esto haceque el enlace de hidrgeno sea una de granimportancia a la hora de la adopcin dedeterminadas estructuras y en laspropiedades de muchos compuestos.

Efectos del puente de hidrgeno: punto de ebullicion

FUERZAS ION-DIPOLO Interacciones que ocurren entre especies con carga.

Entre un ion y una molcula polar neutra que posee unmomento dipolar permanente.

Los iones positivos son atrados al extremo negativo de un dipolo,en tanto que los iones negativos son atrados al extremo positivo.estas tienen enlaces entre s.

La magnitud de la energa de la interaccin depende de la cargasobre el ion (Q), el momento dipolar del dipolo (), y de ladistancia del centro del ion al punto medio del dipolo (d).

Ej. NaCl ( compuesto

inico ) disuelto en H2O

Esta acta manteniendo

los iones separados .

EJEMPLOS DE LAS INTERACCIONES DELAS FUERZAS INTERMOLECULARES

PROPIEDADES FSICAS DEPENDIENTES DE

LAS FUERZAS INTERMOLECULARES Directamente proporcional:

Temperaturas de fusin y ebullicinViscosidadTensin superficial

Inversamente proporcional:Presin de vaporSolubilidad

Dependern a su vez de la superficie de contacto:Capilaridad

Fuerzas intermoleculares y punto de ebullicin:

El punto de ebullicin aumenta con el

tamao del alcano porque las fuerzas

intramoleculares atractivas (fuerzas de

van der Waals y de London) son ms

efectivas cuanto mayor es la superficie

de la molcula.

Estos alcanos tienen el mismo nmero

de carbonos y sus puntos de ebullicin

son muy distintos. La superficie efectiva

de contacto entre dos molculas

disminuye cuanto ms ramificadas sean

stas. Las fuerzas intermoleculares son

menores en los alcanos ramificados y

tienen puntos de ebullicin ms bajos.

Fuerzas intermoleculares y punto de fusin:

El punto de fusin tambin aumenta con el

tamao del alcano por la misma razn. Los

alcanos con nmero de carbonos impar seempaquetan peor en la estructura cristalina y

poseen puntos de ebullicin un poco

menores de lo esperado.

PROPIEDADES DE LOS LQUIDOS Y LASFUERZAS INTERMOLECULARES

Viscosidad:

- Resistencia a fluir. A mayoresF.I. mayor viscosidad .

- Molculas largas y flexiblesque pueden doblarse yenredarse entre s son demayor viscosidad.

Viscosidad VS Temperatura

PROPIEDADES DE LOS LQUIDOS Y LAS FUERZAS INTERMOLECULARES

Tensin superficial :Esla fuerza de atraccin quetiende a arrastrar a lasmolculas de la superficiehacia el interior del lquidoy disminuir el reasuperficial.

Fuerzas intermoleculares que

actan sobre una molcula de la

superficie de un lquido,

comparada con las fuerzas entre

las molculas que tienen una

posicin en el interior.

A > F. I. >Tensin Superficial

PROPIEDADES DE LOS LQUIDOS Y LAS FUERZAS INTERMOLECULARES

Tensin superficial:

Gotas de lluvia sobre una superficie?

Insectos sobre la superficie del agua?

Si Aumento la TQu pasa con la T. S.?

La tensin superficial se origina en la naturaleza

polar de la molcula de agua.

PROPIEDADES DE LOS LQUIDOS Y LASFUERZAS INTERMOLECULARES

Capilaridad:

- Consecuencia de la Tensinsuperficial

- Adhesin :Entre molculas de unlquido y superficie del slido

- Cohesin : Entre molculas deun lquido

La capilaridad es el ascenso del lquido en tubos

muy delgados. Las fuerzas adhesivas entre el

lquido y las paredes del tubo tienden a aumentar

el rea superficial del lquido.

PROPIEDADES DE LOS LQUIDOS Y LAS FUERZAS INTERMOLECULARES

Presin de vapor:Presin ejercida por su vapor cuando los estados lquido y gaseoso estn en equilibrio dinmico a Temperatura cte.

Volatilidad (es la facilidad para pasar del estado lquido al estado gaseoso)

A mayor F. I. menor Presin de vapor y menor volatilidad.

La presin de vapor es dependiente de la Temperatura y de las F. I. del lquido.

La presin de vapor es independiente del volumen del lquido o el vapor y del rea superficial del lquido.

PROPIEDADES DE LOS LQUIDOS Y LAS FUERZAS INTERMOLECULARES

Punto de ebullicin:

Temperatura a la cul la presin de vapor del lquido es igual que la presin ejercida sobre el lquido, ( P atmosfrica).