TEMA 8- Energias de Interaccion

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Licenciatura en Cs Ambientales
Licenciatura en Cs de la Atmósfera y Meteorología Aplicada
TEMA 8: ENERGÍAS DE INTERACCIÓN
UNLC
QUÍMICA GENERAL E INORGÁNICA
Teb =1465°C
Tfus =801°C
Teb = 78°C
Tfus = -114°C
Teb =100°C
Tfus =0°C
Tfus= 69°C
¿Por qué a la misma temperatura las diferentes sustancias son sólidas, líquidas o gaseosas?
Teb = - 253°C
Tfus =-259°C
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¿Por qué a la misma temperatura las diferentes sustancias son sólidas, líquidas o gaseosas?
Teb =1465°C
Tfus =801°C
Teb = 78°C
Tfus = -114°C
Teb =100°C
Tfus =0°C
Tfus= 69°C
Teb = - 253°C
Tfus =-259°C
FUERZAS INTERMOLECULARES
 o ENERGÍAS DE INTERACCIÓN
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ENERGÍAS DE INTERACCIÓN
Fuerzas de atracción 
entre las moléculas
fuerzas intermoleculares:
papel secundario
fases condensadas 
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FUERZAS INTERMOLECULARES
FUERZAS INTRAMOLECULARES
 
0
Interacción intermolecular
Enlace iónico
y covalente
FUERZAS INTERMOLECULARES 
Mantienen juntas a las partículas. Responsables de las prop. macroscópicas de la materia.
 Para evaporar 1 mol de agua se necesitan 41 kJ:
FUERZAS INTRAMOLECULARES 
Mantienen juntos a los átomos en una molécula. Responsables de las prop. químicas de las sustancias.
Para romper los enlaces O-H en 1 mol de agua se necesitan 927 kJ:
+
+
+
Distancia internuclear, r
Energía potencial
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ENERGÍAS DE INTERACCIÓN
Ecuación general
	A	B
= - + 
	rm	rn
E
A y B: son constantes que dependen del tipo de partículas involucradas
m y n: dependen del tipo de interacción
r: es la distancia entre las partículas
Expresión general de la interacción atractiva-repulsiva 
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¿Polar, no polar, iónica?
De acuerdo a la cantidad de átomos que forman la molécula:
MONOATÓMICAS: Siempre NO POLARES
		 Ej He, Ne, Fe, Al
DIATÓMICAS:
	HOMONUCLEARES siempre NO POLARES
		Ej: O2, N2, H2, Cl2, Br2
	HETERONUCLEARES dependiendo la diferencia de 	electronegatividad de los átomos pueden ser:
		POLARES: HI, NO, CO, etc.
		IÓNICAS: NaCl, LiF, etc.
POLIATÓMICAS:
	Pueden ser NO POLARES o POLARES, para saberlo: 	DISTRIBUCIÓN ESPACIAL  geometría, enlaces 		químicos, pares de electrones libres
μ : momento dipolar
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.
.
.
.
¿Polar, no polar, iónica?
Problemas tipo 
1) El momento dipolar del etanol es μ= 1,69 D. Utilice flechas para indicar la dirección en la que se desplazan los electrones. 
2) ¿Por qué el momento dipolar del SO2 es igual a 1,63 D, pero el del CO2 es igual a cero? 
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¿Dipolo inducido?
POLARIZABILIDAD (α) 
es la facilidad con que la nube electrónica de un átomo o molécula puede distorsionarse 
La polarizabilidad aumenta cuando: 
• mayor es el número de electrones 
• más difusa es la nube electrónica 
Molécula NO POLAR
Nube electrónica UNIFORME y SIMETRICAMENTE distribuida entre los átomos que la forman
Ej: CH4
puede ser inducido a generar un momento dipolar: 
dipolo inducido!
Ej: O2
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INTERACCIONES INTERMOLECULARES
Clasificación
Iónicas
1) ión-ión 
2) Ión-dipolo 
3) Ión-dipolo inducido 
Van der Waals 
4) Puente de hidrógeno
5) Dipolo-dipolo 
6) Dipolo-dipolo inducido 
7) Dipolo inducido-dipolo 
 inducido (o fuerzas de dispersión)
 
Fuerza de la interacción
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	Tipo de interacción	Factores responsables	Dependencia con
INTERACCIONES INTERMOLECULARES
Clasificación
iónicas
Van
 der Waals
Fuerza de la interacción
Cuando aumentan las energías de interacción aumentan las propiedades macroscópicas , excepto la presión de vapor que disminuye.
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INTERACCIONES INTERMOLECULARES
IÓNICAS: Ión-Ión
E α (q1 . q2) / r
Son Importantes en la formación de cristales iónicos y en las biomoléculas.
Las partículas participantes son iones, (es decir, con carga eléctrica neta) 
- q aumenta
-r disminuye
La energía asociada a estas interacciones es una medida de la estabilidad de los compuestos iónicos
↑ Energía ↑ Estabilidad del sólido ↑punto de fusión
↓menor solubilidad
La E aumenta cuando
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Interacciones ión-ión
Problemas tipo
3) Ordenar los siguientes compuestos de acuerdo al punto de fusión decreciente: KCl, NaCl, RbCl y CaCl2. 
Rta: Ca2+ >Na+ > K+ > Rb+ 
Estrategia:
Clasificamos las especies en tres categorías: iónica, polar o no polar. DX  > 2  Enlace iónico
E α (q1 . q2) / r
2) Si el anión es el mismo, analizamos la carga de los cationes. Si estos tienen la misma carga debemos analizar el radio de los mismos. 
Interacciones ión-ión
Problemas tipo
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INTERACCIONES INTERMOLECULARES
IÓNICAS: Ión-Dipolo
- q aumenta
-r disminuye
- μ aumenta
La E aumenta cuando
Interacción entre un ión y una molécula polar
El dipolo se va a orientar en función de la carga del ión 
El fenómeno por el cual interaccionan los iones de un cristal, con las moléculas polares de un disolvente se denomina solvatación
Cuando el disolvente es agua se denomina hidratación
E α - |z| μ / r2
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INTERACCIONES INTERMOLECULARES
IÓNICAS: Ión-Dipolo inducido
Interacción electrostática de un ion que induce a la formación de un dipolo temporal a una molécula no polar o a un átomo.
- q aumenta
-r disminuye
- α aumenta
La E aumenta cuando
E α - q α / r4
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INTERACCIONES INTERMOLECULARES
IÓNICAS: Ión-Dipolo inducido
Interacción electrostática de un ion que induce a la formación de un dipolo temporal a una molécula no polar o a un átomo.
- q aumenta
-r disminuye
- α aumenta
La E aumenta cuando
E α - q α / r4
Las fuerzas de inducción normalmente aumentan con la masa molar
Cl2 gas 	 Br2 líquido 	I2 sólido 
T ambiente
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INTERACCIONES INTERMOLECULARES
IÓNICAS: Ión-Dipolo inducido
¿Por qué se produce la intoxicación con CO?
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Interacciones iónicas
Problemas tipo
4) ¿Porqué el CO tiene una mayor afinidad que el O2 con el Fe2+ de la proteína de hemoglobina?
Fe2+ y CO interacción ion-dipolo
O2 interacción ión- dipolo inducido
F
Cl 
Br
I
5) ¿Cuál de los siguientes compuestos tendrá mayor punto de Fusión?
CF4 CCl4 CH4 C I4 CBr4
H
C
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INTERACCIONES INTERMOLECULARES
Van Der Waals: Dipolo-Dipolo
Son las fuerzas de atracción entre moléculas polares y su origen es electrostático.
. No participan iones. Interacciones muy débiles.
- μ aumenta
-r disminuye
- T disminuye
La E aumenta cuando
E α - μ / r 6
E
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Interacciones Dipolo-Dipolo
Problemas tipo
6)¿Que sustancia tendrá un punto de ebullición mas elevado, el p-diclorobenceno o el o-diclorobenceno?
 o-diclorobenceno
p-diclorobenceno
PE: 174°C	 PE: 180°C
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INTERACCIONES INTERMOLECULARES
Van der Waals: Dipolo - Dipolo inducido
Se produce cuando una molécula polar (μ≠0) interacciona con una molécula no polar (μ=0) o un átomo, induciendo a la formación de un dipolo temporal.
- μ aumenta
-r disminuye
- α aumenta
La E aumenta cuando
E α - μ α / r 6
Esta interacción permite que los gases no polares como N2, O2 e H2 se disuelvan en líquidos polares como el agua
Interacción dipolo- dipolo inducido
Problemas tipo
7) ¿Quién es mas soluble en agua, H2 , O2 o Cl2?
Recordar! 
A mayor α mayor solubilidad
A mayor n° e- mayor solubilidad
Rta: El mas soluble esCl2 
		N°e-	α (A3 )	Solubilidad (g/L)
	H2	2	0,82	0,0015
	O2	16	1,6	0,039
	Cl2	34	4,6	6,41
INTERACCIONES INTERMOLECULARES
Van Der Waals: Dipolo inducido-Dipolo inducido
Se produce cuando una molécula no polar (μ=0) o un átomo genera un dipolo temporario (μtemp) que interacciona con otra molécula no polar o átomo, induciendo a la formación de un dipolo temporario (μind)
INTERACCIONES INTERMOLECULARES
Van Der Waals: Dipolo inducido-Dipolo inducido
E α - α / r 6
- α aumenta
-r disminuye
La E aumenta cuando
Las fuerzas de dispersión aumentan con el peso molecular de la sustancia
Y existen entre especies de todo tipo.
Interacción dipolo inducido - dipolo inducido
Problemas tipo
8) ¿Quién tendrá mayor punto de ebullición, CH4 o CCl4?
N° e - = 10			N° e - = 74
Rta:	 PE: -161°C		 PE: 77°C
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INTERACCIONES INTERMOLECULARES
Van Der Waals: Puente de hidrógeno
Es una interacción especial dipolo-dipolo
El átomo de H unido covalentementea un átomo muy electronegativo: O, N, ó F es atraído por un par de electrones libres de otro átomo de N, O o F.
A H B
- - -
A H A
- - -
A y B son: O, N, F
Puente de hidrógeno
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INTERACCIONES INTERMOLECULARES
Van Der Waals: Puente de hidrógeno
Enlace de hidrógeno intramolecular
o- nitrofenol
Puente hidrógeno INTERMOLECULAR 
Cuando la interacción tiene lugar entre dos moléculas
La EI puente de hidrógeno aumenta:
Puente hidrógeno INTRAMOLECULAR 
Cuando la interacción ocurre entre dos grupos de la misma molécula
-Cuando aumenta la asociación molecular
-Cuando aumenta la basicidad del átomo 
 aceptor (O, N, F)
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INTERACCIONES INTERMOLECULARES
Van Der Waals: Puente de hidrógeno
Grupo 4A
Grupo 7A
Grupo 6A
Grupo 5A
¿Qué es lo que hace tan importantes a las interacciones puente de hidrogeno?
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INTERACCIONES INTERMOLECULARES
Van Der Waals: Puente de hidrógeno
¿Qué es lo que hace tan importantes a las interacciones puente de hidrogeno?
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Energías de interacción
Problemas tipo 
9) ¿Que tipos de fuerzas intermoleculares existen entre los siguientes pares?
HBr y H2S	
Cl2 y CBr4	
I2 y NO3-		
NH3 y C6H6
1° Clasificamos las especies en tres categorías: iónica, polar o no polar.
2° Identificamos a que tipo de interacción pertenece.
Rta:
HBr y H2S	 dipolo- dipolo
Cl2 y CBr4 	dipolo ind. – dipolo ind. (dispersión)
I2 y NO3- 	 ión – dipolo inducido	
NH3 y C6H6 dipolo – dipolo inducido
Energías de interacción
Ejercicios
1) ¿Que tipos de energías de interacción existirá en los cristales de LiF y CaF2? ¿Cuál de las sustancias tendrá mayores propiedades intensivas?
1° Clasificamos las especies en tres categorías: iónica, polar o no polar.
2° Si el anión es el mismo, vemos cual catión tiene mayor carga, Si tienen la misma carga cual tiene el radio mas pequeño
2) Ordenar los siguientes compuestos de acuerdo al punto de fusión en forma decreciente: LiF, RbF, RbI, CaF2
3) Si disuelvo NaCl en H2O ¿Qué tipo de interacción se producirá entre estas moléculas? ¿De que otra forma se denomina esta energía? ¿Cómo explica que los iones Cl- y Na+ no se vuelvan a unir para formar el NaCl una vez disueltos?
Energías de interacción
Ejercicios
4) ¿Cuál de las siguientes moléculas: Cl2, Br2 o I2 presentará mayor interacción con el catión K+? ¿Qué tipo de interacción se pone en juego?
5) Cual de los siguientes compuestos se disolverá mejor en agua: N2, O2, Br2?
6) Dar una explicación para el valor de los puntos de ebullición de los siguientes isómeros estructurales:
PE: 225°C	 PE: 180°C
OCH3
OCH3
NH2
NH2
Energías de interacción
Ejercicios 
7) Si interacciona una molécula de metanol (CH3OH) con una de O2.
 ¿Qué tipo de interacción atraerá las moléculas?
 Si las moléculas están separadas a 5A o a 10A ¿Sería igual el valor de la energía de interacción? Justifique
8) ¿Cuál será la razón por la cual el Cl2 es gaseoso a T ambiente, el Br2 líquido y el I2 sólido?
Cl2 gas 	 Br2 líquido 	 I2 sólido 
T ambiente
Energías de interacción
Ejercicios 
Suponiendo que dispone de dos recipientes conteniendo uno Br2 y otro H2O. --¿Qué tipo de interacción se produce en cada uno de los recipientes? 
 --¿Cuál de las sustancias tienen mayores propiedades intensivas?
 --¿Si se calientan ambos recipientes, que sustancia se evaporará mas rápido?
	--Ahora suponga que mezcla el contenido del recipiente A con el del B, ¿Qué tipo de interacción existirá entre las moléculas que forman la nueva mezcla? Justifique
10) Justifique, utilizando los conocimientos teóricos de energías de interacción ¿Por qué cuando se calienta una sustancia puede pasar del estado líquido al estado gaseoso?
Br2
H2O
A		B	
BIBLIOGRAFÍA
Atkins - Jones., Principios de la química
Raymond Chang, Química 9ª Edición
M. Hein – S. Arena, Fundamentos de química
Whitten-Stanley, Química 10ª.Edición
¡¡MUCHAS GRACIAS!! 
AB
= -+ 
r
m
r
n
E