CLASE 4
1
INTERACCIONES QUÍMICAS DÉBILES (16 de Agosto)
Fuerzas de Van der Waals
Puente de Hidrógeno
Interacción dipolo-dipolo
2
FUERTES o INTRAMOLECULARES
•
•
Mantienen juntos los átomos de 1 molécula (ENLACE QUÍMICO)
Son + fuertes que las intermoleculares, por eso se necesita  E
para evaporar que para romper enlaces.
DÉBILES o INTERMOLECULARES
•
•
INTERACCIONES
QUÍMICAS
•
•
•
•
Fuerzas de atracción entre moléculas
Responsables de las propiedades macroscópica de la materia
(P.F y P.E)
El P.E y P.F son 2 propiedades físicas relacionadas directamente
con la fuerza de atracción entre los átomos y moléculas. Si son 
es xq´las fuerzas de atracción son grandes.
Responsables del comportamiento NO ideal de los gases
Tienen + influencia en las fases condensadas (L y S)
Al T la E Cinética de sus moléculas  y ya no se pueden liberar
de la atracción de las moléculas vecinas. Las moléculas se
agregan y forman gotas de L.
Dipolo Instantáneo-Dipolo Inducido
Dipolo-Dipolo Inducido
Dipolo-Dipolo
Puentes de Higrógeno
Ion-Dipolo
3
Momentos Dipolares
•Cuando 2 átomos distintos se unen
covalentemente, la distribución de la nube ees desigual, dando un leve exceso de carga(-)
en el átomo + electronegativo y un ligero
exceso de carga positiva en el átomo que
atrae con menor fuerza a los e-.
= representa 1 carga parcial de magnitud menor a la carga de 1 e-.
Dipolo eléctrico: 2 cargas eléctricas de signo opuesto están separadas por una cierta distancia.
Y su magnitud se mide por su momento dipolar, .
 = Qr
Q= magnitud de las cargas (son de signo opuesto pero
misma magnitud)
r= es la distancia que las separa.
Sus unidades son Coulomb-metro (Cm) y se expresa en
Debyes (D)= 3.34x10-30Cm.
Cálculos en pizarrón (1).
4
Molécula
Distancia de
enlace (Å)
Diferencia de
electronegatividad
Momento dipolar
(D)
HF
0.92
1.9
1.82
HCl
1.27
0.9
1.08
HBr
1.41
0.7
0.82
HI
1.61
0.4
0.44
Las moléculas diatómicas heteronucleares presentan un momento dipolar
mucho menor (4.79D) debido a la separación PARCIAL de las cargas.
Interacción 100% iónica= separación completa de cargas.
= cantidad vectorial
Cálculos en pizarrón (2).
Se representa como 1 vector dirigido hacia el átomo + electronegativo.
Para moléculas con varios enlaces polares se
considera 1 vector x cada enlace polar y el  total es
la suma vectorial de todos los momentos dipolares
Ejemplos en pizarrón (3).
5
• Moléculas con + átomos es fundamental conocer la geometría para
calcular el  global
• Mayor diferencia de electronegatividades implica MAYOR POLARIDAD
SOLVENTES ORGÁNICOS
C 2.5
H 2.1
O 3.5
O-H > C-O> C-H
1.4
1
0.4
Enlaces C-O-H y C-O-C son angulares.
Ejemplos en pizarrón (4).
Dipolo Instantáneo-Dipolo Inducido
• El # de e- y p+ es distinto en los átomos de cada elemento
• La manera como se distribuyen los e- en los orbitales trae como
consecuencia distintos tamaños.
• La configuración electrónica determina que los átomos de distintos elementos
tienen distintos valores de energía de ionización.
http://www.youtube.com/watch?v=LCGwod-0rVA&feature=related
http://www.youtube.com/watch?v=YZ8izzEq6zI&feature=related
GASES NOBLES
• Monoatómicos a Tamb, se atraen poco sus átomos
• No ceden ni aceptan e- para formar enlaces con otros átomos.
• Sus propiedades físicas difieren considerablemente.
Elemento
No. atómico
P.F (K)
P.E (K)
He (L)
2
-
4.18
Ne (S)
10
24.4
27.13
Ar (S)
18
83.6
87.29
Kr (S)
36
115.8
120.26
Xe (S)
54
161.2
166.06
Rn (S)
86
202
211
Las fuerzas de interacción del
He son mas PEQUEÑAS. E
para separar los átomos de
He y pasar de S a L y de L a G.
P.F y P.E aumentan al aumentar el No. Atómico (mayor tamaño de los átomos)
Los P.F. y P.E. son 2 propiedades físicas relacionadas
directamente con la fuerza de atracción entre los átomos y
moléculas. Si los P.F y P.E. son altos es porque las fuerzas de
atracción son grandes
•Los Gases nobles tienen completo su último subnivel, por lo que la
nube electrónica alrededor del núcleo tiene una geometría esférica y
la densidad de carga electrónica es uniforme.
Porque hay mayores fuerzas de atracción en los más grandes?
El MODELO CUÁNTICO del átomo dice que los e- de 1 átomo con
subniveles llenos tendrán mayor probabilidad de estar dispersos
uniformemente en una esfera, pero admite que exista cierta
probabilidad que instantaneamente mayor cantidad de e- pueda
colocarse en 1 hemisferio, dejando al otro momentáneamente con
un déficit de carga (-)
DIPOLO ELÉCTRICO INSTANTÁNEO: cuando hay en 1
instante 1exceso y 1 déficit de Q en dos sitios distintos.
8
La probabilidad de que en 1 átomo esférico, la densidad de Q(-) pueda polarizarse
momentáneamente será MAYOR cuanto mas GRANDE sea el No. de e- en el átomo
y cuanto mayor sea el volumen en el que éstos de mueven. LOS ÁTOMOS +
GRANDES Y CON + e- SON LOS + POLARIZABLES
DIPOLO INDUCIDO
se genera cuando hay 1 dipolo instantáneo y se acerca a
otro átomo.
Es más probable que se origine un dipolo inducido en los
átomos con No. de e- moviéndose en 1  volumen.
1 interacción tipo DIPOLO INSTANTÁNEO-DIPOLO INDUCIDO se observa entre las
moléculas o los átomos que NO presentan ni Q ni  permanente. También se conocen
como fuerzas de LONDON o de VAN DER WAALS
Aplica para MOLECULAS NO POLARES.
P.E= 238K
P.E= 155K
G
L
F
F …………………F
F
9
Dipolo-Dipolo Inducido
•Dipolo permanente: se presenta cuando las moléculas contienen
átomos con distinto valosrde electronegatividad.
•1 molécula con dipolo permanente puede inducir un dipolo en otra
molécula y se le conoce como DIPOLO-DIPOLO INDUCIDO
+
-
+
+
I
-
+
+
I
-
EJEMPLOS
• La acetona tiene un dipolo permanente y puede disolver al I2 porque se genera un dipolo
inducido en esta molécula NO POLAR
• Esta interacción es la responsable de que algunos líquidos POLARES sean MISCIBLES en
líquidos NO POLARES
10
Dipolo-Dipolo
“1 molécula con  permanente tendrá 1 fuerte interacción con otras
moléculas que tengan  permanente , ya sean iguales a ella o distintas”
compuesto
fórmula
PM
P.E (°C)
Etano
No polar
30
-88°C
Isobutano
No polar
58
-11°C
Acetona
Polar
58
56°C
Metanol
Polar
32
65°C
n-pentano
No polar
72
98°C
Tolueno
No polar
92
110°C
Ácido
propiónico
74
141°C
Fenol
polar
94
180°C
11
Puentes de Hidrógeno
10
La interacción entre el átomo de hidrógeno de 1 molécula y 1 átomo con un
valor alto de electronegatividad (O, F, N) de otra molécula, se conoce como
PUENTE DE HIDRÓGENO.
Es + fuerte que 1 interacción dipolo-dipolo y se manifiesta en los
P.E. de los L cuyas moléculas forman puentes de hidrógeno entre sí.
No forma Puentes de
Hidrógeno xq´ los
hidrógenos forman enlaces
poco polares con los de C
Son isómeros
≠0
Etanol
12
Éter Metílico
sustancia
P.E.(°C)
Momento dipolar (D)
H2O
100
1.87
NH3
-33
1.46
HF
19.9
1.92
HCl
-85
1.08
H2S
-60
1.10
•HF tiene 1 sólo átomo de H para establecer puentes.
•NH3, aunque tiene 3, sólo tiene 1 par de e- no compartidos sobre el N.
•H2O, tiene 2 átomos de H unidos al átomo de O, que a su vez tiene 2
pares de e- no compartidos, permitiendo que cada molécula pueda
participar simultáneamente con 4 enlaces de puente de hidrógeno.
•H2S, el # de átomos de H y el # de e- no compartidos en el átomo
electronegativo es el mismo que en el agua, pero se comporta diferente
al agua, debido a la diferencia en los valores de electeronegatividad
O(3.5), S (2.5) y H(2.1)
13
15
ION-DIPOLO
NaCl: sus moléculas se encuentran fuertemente
atraídas presentando una interacción ion-ion.
La interacción ION-ION puede vencerse en muchos casos
al poner la sustancia iónica en H2O
Las interacciones ION-DIPOLO se presentan entre moléculas con 
permanente y los IONES, y puede llegar a ser comparable con la de 1
enlace covalente
14
ENTALPÍA de HIDRATACIÓN Hhidr
Al calor desprendido al pasar a un ion desde un estado inicial en
fase gaseosa a un estado final rodeado de moléculas de agua, se le
conoce como entalpía de hidratación Hhidr
La interacción es entre un ion y un # variable de moléculas de agua, que depende
de la naturaleza del ion.
Hhidr
(kJ/mol)
Hhidr
(kJ/mol)
Hhidr
(kJ/mol)
-405
-1922
-4660
-321
-1592
-4376
-296
-1445
-4109
-263
-1304
-3283
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Hay 2 variables que influyen en la magnitud de la interacción entre el catión y
las moléculas de agua:
1. CARGA: la entalpía de hidratación de los iones trivalentes son mucho
mayores que los divalentes y monovalentes.
2. TAMAÑO: dentro de 1 grupo de iones con la misma Q, la interacción + fuerte
la experimentan los de menor tamaño, debido a que los + pequeños su Q+ se
encuentra concentrada en un menor volumen, lo que es equivalente a decir
que tienen una mayor densidad de carga.
Confined
reaction
Polar
group
Mono and multi-layers deposition
Langmuir-Blodgett
Hydrocarbon
chain
Micell
Inverse micell
Micell synthesis
Ejercicios (5)
16
TAREA para el jueves 23 de agosto
1. ¿Qué elementos de la tabla periódica son gases a temperatura
ambiente?¿como puedes explicarlo?
3. Relaciona las siguientes columnas, asociando los hechos de la izquierda con el
tipo de interacción que los gobierna.
Hechos
Interacción sal en agua
Formación de la mezcla agua-etanol
El Br2 es líquido
La molécula de bromo es diatómica
La temperatura de fusión de NaCl es muy alta
El azúcar forma cristales
Tipos de Interacción
Dipolo instantáneo-dipolo inducido
Ion-ion
Ion-dipolo
Dipolo-dipolo inducido
Dipolo-dipolo
Covalente
I2 +I- forman I3-
Ion-dipolo inducido
El I2 se disuelve
Dipolo-dipolo
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4. Explica si cada una de las siguientes moléculas tienen momento dipolar. Haz un
dibujo de cada una y señala dónde se encuentra el vector momento dipolar.
a)Benceno
b)CCl4 c)ácido benzoico d)CO2 e)cloro benceno
f)Etanol
g)acetona
h)eteno
i)dicloroeteno.
5. En las siguientes parejas de sustancias elige a la que creas que tenga mayor
punto de fusión y explica tu respuesta.
a) CF4 vs. CCl4
b) Etanol vs. Butanol
c)benceno vs. Acido benzoico
d)HF vs. HCl
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Clase 4. Interacciones químicas débiles