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8/9/2019 BROWN Quim11ed Cap11
1/57
Theodore L. Brown; H. Eugene LeMay,
Jr. y Bruce E. Bursten
QUMICA
LA CIENCIA CENTRAL11a edicin
John D. BookstaverSt. Charles Community College, Cottleville, MO
8/9/2019 BROWN Quim11ed Cap11
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11Fuerzas
intermoleculares,lquidos s!lidos
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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
intermoleculares Estados de la materia
e!ido a "ue en los estados l"uido y s#lidolas partculas est$n cercanas entre s, nos
referimos a ellos como fases condensadas.
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Fuerzas
intermoleculares Estados de la materia
% El estado en el "ue se
encuentra una sustancia
a una temperatura y
presi#n particularesdepende de dos
entidades antag#nicas&
' La energa cin(tica de las
partculas.
' La fuerzas de las
atracciones entre las
partculas.
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Fuerzas
intermoleculares Fuerzas intermoleculares
Las atracciones entre mol(culas no son por
mucho tan intensas como las atraccionesintermoleculares "ue mantienen unidos a los
compuestos.
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Fuerzas
intermoleculares Fuerzas intermoleculares
Sin em!argo, son lo suficientemente intensas
para controlar las propiedades fsicas, comolos puntos de e!ullici#n y fusi#n, presiones
de vapor y viscosidades.
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Fuerzas
intermoleculares Fuerzas intermoleculares
) estas fuerzas intermoleculares como grupo
se les conoce como fuerzas de van der*aals.
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Fuerzas
intermoleculares Fuerzas de van der *aals
% +nteracciones dipolodipolo
% -uentes de hidr#geno
% Fuerzas de dispersi#n de London
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Fuerzas
intermoleculares +nteracciones i#ndipolo
% Las interacciones i#ndipolo un cuarto tipo defuerza/, son de importancia en las disoluciones
de iones.
% La intensidad de estas fuerzas hace posi!le "ue
las sustancias i#nicas se disuelvan endisolventes polares.
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Fuerzas
intermoleculares +nteracciones dipolodipolo
% Las mol(culas "ue tienendipolos permanentes seatraen entre s.
' El e0tremo positivo de una
es atrado al e0tremonegativo de la otra yviceversa.
' Estas fuerzas 1nicamenteson importantes cuando las
mol(culas est$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
intermoleculares Fuerzas de dispersi#n deLondon
-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
intermoleculares Fuerzas de dispersi#n deLondon
-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 $tomo de helio 2.
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Fuerzas
intermoleculares Fuerzas de dispersi#n deLondon
Las fuerzas de dispersi#n de London, o
fuerzas de dispersi#n, son las atraccionesentre un dipolo instant$neo y un dipolo
inducido.
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Fuerzas
intermoleculares Fuerzas de dispersi#n deLondon
% 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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Fuerzas
intermoleculares
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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$s
altas.
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Fuerzas
intermoleculares :ensi#n superficial
La tensi#n
superficial resulta de
la fuerza interna
neta e0perimentadapor las mol(culas en
la superficie de un
l"uido.
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Fuerzas
intermoleculares Cam!ios de fase
C !i d i d
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Fuerzas
intermoleculares Cam!ios de energa asociadoscon cam!ios de estado
El calor de fusi#n es la energa re"uerida
para cam!iar un s#lido en su punto de fusi#n
a un l"uido.
C !i d i d
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Fuerzas
intermoleculares Cam!ios de energa asociadoscon cam!ios de estado
El calor de vaporizaci#n se define como la
energa re"uerida para cam!iar un l"uido en
su punto de e!ullici#n a un gas.
C !i d i d
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Fuerzas
intermoleculares Cam!ios de energa asociadoscon cam!ios de estado
% El calor adicionado alsistema en los puntos defusi#n y de e!ullici#n hace
"ue las mol(culas seale3en unas de otras.
% La temperatura de lasustancia no se eleva
durante un cam!io defase.
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Fuerzas
intermoleculares -resi#n de vapor
% )lgunas mol(culas en un l"uido tienen laenerga suficiente para escapar a cual"uiertemperatura.
% ) medida "ue la temperatura se eleva, lafracci#n de mol(culas "ue tienen la energasuficiente para escapar aumenta.
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Fuerzas
intermoleculares -resi#n de vapor
) medida "ue m$s
mol(culas escapan
del l"uido, lapresi#n "ue
e3ercen aumenta.
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Fuerzas
intermoleculares -resi#n de vapor
% 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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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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Fuerzas
intermoleculares iagramas de fases
% La lnea encerrada en un crculo es lainterfase l"uidovapor.
% +nicia en el punto triple :/, el punto en el"ue los tres estados est$n en e"uili!rio.
i d f
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Fuerzas
intermoleculares iagramas de fases
:ermina en el punto crtico C/A so!re estatemperatura y esta presi#n crticos el l"uido
y el vapor no pueden diferenciarse uno del
otro.
i d f
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Fuerzas
intermoleculares iagramas de fases
Cada punto a lo largo de esta lnea es el punto
de e!ullici#n de la sustancia a esa presi#n.
i d f
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Fuerzas
intermoleculares iagramas de fases
% La lnea encerrada en un crculo en el diagramaa!a3o es la interfase entre l"uido y s#lido.
% ) lo largo de esta lnea puede encontrarse el
punto de fusi#n a cada presi#n.
i d f
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Fuerzas
intermoleculares iagramas de fases
%e!a3o del punto triple la sustancia no puede e0istir enel estado l"uido.
% ) lo largo de la lnea encerrada en un crculo las fasess#lida y gaseosa est$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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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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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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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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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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Fuerzas
intermoleculares S#lidos
% -odemos dividir a
los s#lidos en dos
grupos&
1. Cristalinos. En los
"ue las partculas
est$n en arreglosaltamente
ordenados.
S#lid
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Fuerzas
intermoleculares S#lidos
% -odemos dividir a
los s#lidos en dos
grupos&
2. Amorfos.En los
"ue no e0iste un
orden en elarreglo de las
partculas.
)tracciones en los cristales
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Fuerzas
intermoleculares )tracciones en los cristalesi#nicos
En los cristales
i#nicos, los iones se
empacan de talmanera "ue
ma0imizan las
atracciones y
minimizan lasrepulsiones entre los
iones.
S#lidos cristalinos
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Fuerzas
intermoleculares S#lidos cristalinos
e!ido al orden enun cristal, podemos
enfocarnos en el
patr#n repetitivo del
arreglo llamado celdaunitaria.
S#lidos cristalinos
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Fuerzas
intermoleculares S#lidos cristalinos
E0isten varios tipos de arreglos !$sicos enlos cristales, como los mostrados arri!a.
F S#lidos cristalinos
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Fuerzas
intermoleculares S#lidos cristalinos
-odemos
determinar la
f#rmula emprica de
un s#lido i#nicodeterminando
cu$ntos iones de
cada elemento
"uedan dentro de la
celda unitaria.
F S#lidos i#nicos
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Fuerzas
intermoleculares S#lidos i#nicos
% 5Cu$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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#u$icacin #uede re#roducirse, registrarse o trans%itirse en
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u$icado co%o rentice Ha
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$n
ponerse a disposici#n de los estudiantes, aun"ue a"u se e0cept1a a los instructores
"ue usen en sus clases el te0to "ue la acompa7a. Se espera "ue todos los
receptores de la o!ra acaten tales restricciones, as como "ue cumplan los
prop#sitos pedag#gicos y las necesidades de otros instructores "ue confan en
dichos materiales.
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solamente para "ue la utilicen los instructores en la ense7anza de sus cursos y en la
evaluaci#n del aprendiza3e de los estudiantes. ;o se permiten la difusi#n ni venta de
cual"uier parte de la o!ra incluyendo en la *orld *ide *e!/, ya "ue as se
destruira la integridad de (sta. La o!ra y el material "ue de ella sur3a nunca de!er$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
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