BROWN Quim11ed Cap11

8/9/2019 BROWN Quim11ed Cap11

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Theodore L. Brown; H. Eugene LeMay,

Jr. y Bruce E. Bursten

QUMICA

LA CIENCIA CENTRAL11a edicin

John D. BookstaverSt. Charles Community College, Cottleville, MO


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11Fuerzas

intermoleculares,lquidos s!lidos


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2009 Prentice-Hall Inc. Todos los derechos

reservados.

Fuerzas

intermoleculares Estados de la materia

La diferencia fundamental entre los estados de lamateria es la distancia entre las partculas.


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Fuerzas


e!ido a "ue en los estados l"uido y s#lidolas partculas est$n cercanas entre s, nos

referimos a ellos como fases condensadas.


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Fuerzas


% El estado en el "ue se

encuentra una sustancia

a una temperatura y

presi#n particularesdepende de dos

entidades antag#nicas&

' La energa cin(tica de las

partculas.

' La fuerzas de las

atracciones entre las

partculas.


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Fuerzas

intermoleculares Fuerzas intermoleculares

Las atracciones entre mol(culas no son por

mucho tan intensas como las atraccionesintermoleculares "ue mantienen unidos a los

compuestos.


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Fuerzas


Sin em!argo, son lo suficientemente intensas

para controlar las propiedades fsicas, comolos puntos de e!ullici#n y fusi#n, presiones

de vapor y viscosidades.


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Fuerzas


) estas fuerzas intermoleculares como grupo

se les conoce como fuerzas de van der*aals.


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Fuerzas

intermoleculares Fuerzas de van der *aals

% +nteracciones dipolodipolo

% -uentes de hidr#geno

% Fuerzas de dispersi#n de London


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Fuerzas

intermoleculares +nteracciones i#ndipolo

% Las interacciones i#ndipolo un cuarto tipo defuerza/, son de importancia en las disoluciones

de iones.

% La intensidad de estas fuerzas hace posi!le "ue

las sustancias i#nicas se disuelvan endisolventes polares.


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Fuerzas

intermoleculares +nteracciones dipolodipolo

% Las mol(culas "ue tienendipolos permanentes seatraen entre s.

' El e0tremo positivo de una

es atrado al e0tremonegativo de la otra yviceversa.

' Estas fuerzas 1nicamenteson importantes cuando las

mol(culas est$n cercanasunas de otras.


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Fuerzas

intermoleculares +nteracciones dipolodipolo

Mientras m$s polar la mol(cula, m$s alto su

punto de e!ullici#n.


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Fuerzas

intermoleculares Fuerzas de dispersi#n deLondon

Mientras "ue los electrones en el or!ital 2s

del helio se repelen entre s y, por lo tanto,

tiendan a mantenerse ale3ados unos deotros/, sucede "ue ocasionalmente giran

so!re el mismo lado del $tomo.


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Fuerzas


-or tanto, en ese instante el $tomo de helio

es polar, con un e0ceso de electrones en ellado iz"uierdo y una carencia en el lado

derecho.


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Fuerzas


-or tanto, otro helio cercano tendra un dipolo

inducido en (l, ya "ue los electrones en el ladoiz"uierdo del $tomo de helio 4 repelen los

electrones en la nu!e del $tomo de helio 2.


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Fuerzas


Las fuerzas de dispersi#n de London, o

fuerzas de dispersi#n, son las atraccionesentre un dipolo instant$neo y un dipolo

inducido.


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Fuerzas


% Estas fuerzas est$n presentes en todaslas

mol(culas, ya sean polares o no polares.% ) la tendencia de una nu!e de electrones a

distorsionarse de esta forma se le llamapolariza!ilidad.


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Fuerzas

intermoleculares Factores "ue afectan las fuerzasde London

% La forma de la mol(cula afecta la

intensidad de las fuerzas de

dispersi#n& las mol(culas grandes y

delgadas como el npentano/tienden a tener fuerzas de dispersi#n

m$s intensas "ue las cortas y

gruesas como el neopentano/.

% Esto se de!e a la mayor $rea decontacto en el npentano.


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Fuerzas

intermoleculares Factores "ue afectan las fuerzasde London

% La intensidad de las fuerzas de dispersi#n tiende

a aumentar con pesos moleculares mayores.

% Los $tomos grandes tienen nu!es de electrones

m$s grandes, las cuales son m$s f$ciles de

polarizar.


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Fuerzas

intermoleculares 5Cu$l tiene un efecto mayor6

% Si dos mol(culas son de tama7o y forma

compara!les, las interacciones dipolodipolo ser$n pro!a!lemente la fuerzadominante.

% Si una de las mol(culas es mucho m$s

grande "ue la otra, las fuerzas dedispersi#n pro!a!lemente determinar$nsus propiedades fsicas.

Las interacciones dipolodipolo o las fuerzas de dispersi#n


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Fuerzas

intermoleculares 5C#mo se e0plica esto6

% La serie no polar

Sn89a C89/ sigue

la tendencia

esperada.

% La serie polar sigue

la tendencia del

84:e al 84S, pero elagua es una gran

anomala.


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Fuerzas

intermoleculares -uentes de hidr#geno

% Las interacciones dipolodipolo

e0perimentadas cuando el 8 se

enlaza a ;, O o F soninusualmente intensas.

% Llamamos a estas interacciones

puentes de hidr#geno.


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Fuerzas

intermoleculares -uentes de hidr#geno

% Los puentes dehidr#geno surgen, enparte, de la altaelectronegatividad del

nitr#geno, o0geno yfl1or.

:am!i(n, cuando el hidr#geno se enlaza a alguno

de esos elementos muy electronegativos, se

e0pone su n1cleo.

< d l f


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reservados.

Fuerzas

intermoleculares


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reservados.

Fuerzas

intermolecularesLas fuerzas intermoleculares

afectan varias propiedades fsicas

La intensidad de las

atracciones entre las

partculas puedeafectar enormemente

las propiedades de

una sustancia o

disoluci#n.


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Fuerzas

intermoleculares =iscosidad

% ) la resistencia de unl"uido a fluir se le

llama viscosidad.

% Est$ relacionada con

la facilidad con la "uelas mol(culas pueden

moverse entre s.

% La viscosidad aumenta

con fuerzasintermoleculares

intensas y disminuye

con temperaturas m$s

altas.


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reservados.

Fuerzas

intermoleculares :ensi#n superficial

La tensi#n

superficial resulta de

la fuerza interna

neta e0perimentadapor las mol(culas en

la superficie de un

l"uido.


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Fuerzas

intermoleculares Cam!ios de fase

C !i d i d


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Fuerzas

intermoleculares Cam!ios de energa asociadoscon cam!ios de estado

El calor de fusi#n es la energa re"uerida

para cam!iar un s#lido en su punto de fusi#n

a un l"uido.

C !i d i d


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reservados.

Fuerzas


El calor de vaporizaci#n se define como la

energa re"uerida para cam!iar un l"uido en

su punto de e!ullici#n a un gas.

C !i d i d


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reservados.

Fuerzas


% El calor adicionado alsistema en los puntos defusi#n y de e!ullici#n hace

"ue las mol(culas seale3en unas de otras.

% La temperatura de lasustancia no se eleva

durante un cam!io defase.


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Fuerzas

intermoleculares -resi#n de vapor

% )lgunas mol(culas en un l"uido tienen laenerga suficiente para escapar a cual"uiertemperatura.

% ) medida "ue la temperatura se eleva, lafracci#n de mol(culas "ue tienen la energasuficiente para escapar aumenta.


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reservados.

Fuerzas


) medida "ue m$s

mol(culas escapan

del l"uido, lapresi#n "ue

e3ercen aumenta.


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reservados.

Fuerzas


% El punto de e!ullici#nde un l"uido es latemperatura a la "uesu presi#n de vapor es

igual a la presi#natmosf(rica.

% El punto de e!ullici#nnormal es la

temperatura a la "uesu presi#n de vapor esde >?@ torr.


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reservados.

Fuerzas

intermoleculares iagramas de fases

Los diagramas de fases muestran el estadode una sustancia a varias presiones y

temperaturas y los lugares donde e0iste

e"uili!rio entre las fases.

i d f


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reservados.

Fuerzas


% La lnea encerrada en un crculo es lainterfase l"uidovapor.

% +nicia en el punto triple :/, el punto en el"ue los tres estados est$n en e"uili!rio.

i d f


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reservados.

Fuerzas


:ermina en el punto crtico C/A so!re estatemperatura y esta presi#n crticos el l"uido

y el vapor no pueden diferenciarse uno del

otro.

i d f


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reservados.

Fuerzas


Cada punto a lo largo de esta lnea es el punto

de e!ullici#n de la sustancia a esa presi#n.

i d f


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reservados.

Fuerzas


% La lnea encerrada en un crculo en el diagramaa!a3o es la interfase entre l"uido y s#lido.

% ) lo largo de esta lnea puede encontrarse el

punto de fusi#n a cada presi#n.

i d f


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reservados.

Fuerzas


%e!a3o del punto triple la sustancia no puede e0istir enel estado l"uido.

% ) lo largo de la lnea encerrada en un crculo las fasess#lida y gaseosa est$n en e"uili!rioA el punto desu!limaci#n a cada presi#n est$ a lo largo de esta

lnea.

i d f d l


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reservados.

Fuerzas

intermoleculares iagrama de fases del agua

% O!serve la temperatura y

presi#n crticas altas.

' Esto se de!e a laintensidad de las fuerzas

de van der *aals entre las

mol(culas de agua.

i d f d l


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reservados.

Fuerzas

intermoleculares iagrama de fases del agua

% La pendiente de la lnea

s#lidol"uido es

negativa.' Esto significa "ue a

medida "ue se aumenta la

presi#n a una temperatura

3usto de!a3o del punto defusi#n, el agua cam!ia de

s#lido a l"uido.

iagrama de fases del di#0ido


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reservados.

Fuerzas

intermoleculares iagrama de fases del di#0idode car!ono

El di#0ido de car!ono

no puede e0istir en el

estado l"uido apresiones de!a3o de

B.22 atmA el CO4se

su!lima a presiones

normales.

iagrama de fases del di#0ido


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reservados.

Fuerzas

intermoleculares iagrama de fases del di#0idode car!ono

La temperatura y

presi#n crticas !a3as

para el CO4

hacen alCO4supercrtico un

!uen disolvente para

la e0tracci#n de

sustancias nopolares como la

cafena/.

S#lid


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reservados.

Fuerzas

intermoleculares S#lidos

% -odemos dividir a

los s#lidos en dos

grupos&

1. Cristalinos. En los

"ue las partculas

est$n en arreglosaltamente

ordenados.

S#lid


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reservados.

Fuerzas

intermoleculares S#lidos

% -odemos dividir a

los s#lidos en dos

grupos&

2. Amorfos.En los

"ue no e0iste un

orden en elarreglo de las

partculas.

)tracciones en los cristales


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reservados.

Fuerzas

intermoleculares )tracciones en los cristalesi#nicos

En los cristales

i#nicos, los iones se

empacan de talmanera "ue

ma0imizan las

atracciones y

minimizan lasrepulsiones entre los

iones.

S#lidos cristalinos


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reservados.

Fuerzas

intermoleculares S#lidos cristalinos

e!ido al orden enun cristal, podemos

enfocarnos en el

patr#n repetitivo del

arreglo llamado celdaunitaria.

S#lidos cristalinos


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reservados.

Fuerzas


E0isten varios tipos de arreglos !$sicos enlos cristales, como los mostrados arri!a.

F S#lidos cristalinos


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reservados.

Fuerzas


-odemos

determinar la

f#rmula emprica de

un s#lido i#nicodeterminando

cu$ntos iones de

cada elemento

"uedan dentro de la

celda unitaria.

F S#lidos i#nicos


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2009 Prentice-Hall Inc. Todos los derechosreservados.

Fuerzas

intermoleculares S#lidos i#nicos

% 5Cu$les son las f#rmulas empricas de estoscompuestos6

' a/ =erde& cloroA ris& cesio

' !/ )marillo& azufreA ris& zinc

' c/ ris& calcioA )zul& fl1or

CsCl DnS CaF4

a/ !/ c/

Fuerzas :ipos de enlaces en los


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Fuerzas

intermoleculares :ipos de enlaces en loss#lidos cristalinos

Fuerzas


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Fuerzas

intermoleculares


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Fuerzas

intermoleculares


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Fuerzas

intermoleculares S#lidos met$licos

% Los metales no est$n

enlazados en forma

covalente, pero la atracci#n

entre los $tomos es tan

fuerte como para ser

fuerzas de van der *aals.

% En los metales los

electrones de valenciaest$n deslocalizados a lo

largo del s#lido.


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Esta o!ra est$ protegida por las leyes de derecho de autor y se proporciona

solamente para "ue la utilicen los instructores en la ense7anza de sus cursos y en la

evaluaci#n del aprendiza3e de los estudiantes. ;o se permiten la difusi#n ni venta de

cual"uier parte de la o!ra incluyendo en la *orld *ide *e!/, ya "ue as se

destruira la integridad de (sta. La o!ra y el material "ue de ella sur3a nunca de!er$n

ponerse a disposici#n de los estudiantes, aun"ue a"u se e0cept1a a los instructores

"ue usen en sus clases el te0to "ue la acompa7a. Se espera "ue todos los

receptores de la o!ra acaten tales restricciones, as como "ue cumplan los

prop#sitos pedag#gicos y las necesidades de otros instructores "ue confan en

dichos materiales.

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evaluaci#n del aprendiza3e de los estudiantes. ;o se permiten la difusi#n ni venta de

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