Fuerzas Intermoleculares

FUERZAS INTERMOLECULARES
Las propiedades físicas de una sustancia varían con
su estado de agregación
Esas diferencias se pueden entender estudiando
las fuerzas intermoleculares (FI)
FUERZAS INTERMOLECULARES
Debemos distinguir entre fuerzas intermoleculares y
fuerzas intramoleculares
Fuerzas intramoleculares: son las responsables de
mantener unidos a los átomos en una molécula.
Son el origen de los enlaces químicos, por lo tanto son
fuerzas de intensidad importante.
Determinan las propiedades químicas de una sustancia.
Fuerzas intermoleculares: ocurren entre moléculas.
Son de origen electrostático, atractivas y no implican la
formación de enlaces químicos.
Por lo tanto son fuerzas de intensidad menor a las
intramoleculares.
Determinan las propiedades físicas de una sustancia.
FUERZAS INTERMOLECULARES
Fuerza intramolecular,
enlace covalente
Fuerza intermolecular,
Interacción electrostática
Fuerzas intramoleculares >> Fuerzas intermoleculares
FUERZAS INTERMOLECULARES
Ejercicio 1. Indique si en los siguientes procesos se
vencen fuerzas intramoleculares o intermoleculares:
a. Vaporización de agua.
b. Descomposición del N2O4 en NO2.
c. Sublimación de hielo seco.
d. Fusión de un trozo de hielo.
e. Disociación de F2 en átomos de F.
FUERZAS INTERMOLECULARES
FUERZAS INTERMOLECULARES
S
¿Volumen propio?
¿Forma propia?
Compresibilidad
Fluidez
Gas
Líquido
Sólido
No
No
Alta
Alta
Si
No
Media-baja
Media
Si
Si
Baja
Nula
El estado de agregación de una sustancia depende del
balance entre la energía cinética de las partículas que
tiende a mantenerlas separadas y las fuerzas
intermoleculares que tienden a mantenerlas unidas
L
FI > Ec
G
T
T
P
P
FI ≈ Ec
FI < Ec
Aumento de T  S  L  G  aumento de Ec
Aumento de P  G  L  S  se favorecen las FI
FUERZAS INTERMOLECULARES
Cuanto más intensas sean las FI que operan en una
sustancia, mayor energía se necesitará para vencerlas
Este hecho influye en muchas propiedades físicas de la
sustancia:
Si es sólida, a mayor FI, mayor será su temperatura de
fusión a una presión dada
Si es líquida, a mayor FI, mayor será su temperatura de
ebullición, menor su presión de vapor y menor su
volatilidad a una presión dada
Si es gaseosa, a mayor FI, más fácil será condensarla
FUERZAS INTERMOLECULARES
Tipo de fuerzas intermoleculares
FI de van der Waals
Las fuerzas de van der Waals se presentan en sustancias
formadas por moléculas neutras y pueden utilizarse para
describir las FI en sustancias puras o en mezclas de
sustancias no iónicas en fases condensadas o en fase
gaseosa.
Las fuerzas de van der Waals se clasifican en
•Fuerzas dipolo-dipolo
•Fuerzas dipolo inducido-dipolo inducido, de dispersión
o de London
•Puente o enlace de hidrógeno
FUERZAS INTERMOLECULARES
Cualquier molécula tendrá un momento dipolar neto
dado por
  0   E
 es el momento dipolar de la molécula (¡Recordar
Introducción a la Química!).
 es la polarizabilidad de la molécula e indica la
facilidad con que la nube electrónica de una molécula
puede deformarse por la acción de un campo eléctrico,
E, generado por una molécula vecina. Depende del PMR
y de la forma de la molécula.
FUERZAS INTERMOLECULARES
IMPORTANTE: la polarizabilidad, , está presente
en todas las moléculas, sean o no polares y es función
del PMR,  = f(PMR)
En moléculas polares 0  0 y   0, ambas contribuyen
al momento neto, pero la contribución depende del PMR
En moléculas de PMR bajo, 0 > , y el momento neto
vendrá dado por el momento dipolar de la molécula
Pero a PMR medios y altos, la polarizabilidad juega un
papel más importante que el momento dipolar, 0 < 
En moléculas no polares 0 = 0 y   0, sólo la
polarizabilidad contribuye al momento neto
FUERZAS INTERMOLECULARES
FUERZAS INTERMOLECULARES
FI dipolo-dipolo
Ocurren entre moléculas polares, 0  0.
Dependen de la orientación
relativa de las moléculas
En una fase condensada, las
rotaciones están impedidas y hay
contribuciones atractivas y
repulsivas. El resultado neto de la
interacción es la atracción
En fase gaseosa, las rotaciones son libres y las
moléculas maximizan las contribuciones atractivas pero
la energía cinética tiende a mantenerlas alejadas
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FI de dispersión o de London
FUERZAS INTERMOLECULARES
Moléculas no
polares
Dipolo
instantáneo
Dipolo inducido:
Atracción
Están presentes en todas las sustancias, pero son más
importantes cuando 0 = 0 ya que entonces
 E
Son las únicas fuerzas que pueden explicar el
comportamiento de gases monoatómicos
atracción
dipolo instantáneo
dipolos inducidos
En moléculas con 0  0, pueden ser más intensas que
las FI dipolo-dipolo si el PMR es medio o alto o la forma
de las moléculas favorece la interacción
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C2H6
C6H14
PMR creciente
FI de dispersión crecientes
Temperatura de ebullición (ºC)
CH4
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Nº de electrones ( PMR)