Tema 4: Fuerzas intermoleculares Química para biólogos F. G. Calvo-Flores
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Tema 4. Fuerzas intermoleculares
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Contenidos 4-1 4-2 43 4-3 4-4 4-5
Electronegatividad Polaridad de enlace y molécula: momento dipolar Fuerzas intermoleclares Puentes de hidrógeno Propiedades relacionadas con la fuerzas intermoleculares
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Electronegatividad
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Momento dipolar • Polaridad de enlace • Polaridad de moléculas μ=Qxr
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Polaridad de enlace y de molécula
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Fuerzas intermoleculares • Todas estas interacciones serán de naturaleza electrostática – Interacciones dipolo-dipolo – Interacciones ion-ion – Interacciones ion-dipolo p
• Interacciones atractivas entre las moléculas neutras • Interacciones dipolo-dipolo • Interacciones de dispersión de London • Interacciones de puente de hidrógeno
• Las interacciones dipolo dipolo-dipolo dipolo y de dispersión se agrupan y se les conoce como fuerzas de van der Waals. • En algunas ocasiones, las interacciones de puente de hidrógeno también se incluyen en este grupo, pero normalmente por su importancia se estudian por separado F. G. Calvo-Flores
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Dipolos permanentes
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Fuerzas entre dipolos
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Fuerzas entre dipolos
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Fuerzas ion-ion
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Fuerzas ión-dipolo
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Fuerzas de dispersión de London •
Los gases de las moléculas no-polares pueden licuarse, y esto indica que si la energía cinética se reduce, existe algún tipo p de interacciones atractivas que q ppredominan. • Fritz London (1930) sugiere que el movimiento de los electrones en un átomo o una molécula no polar puede dar como resultado un dipolo transiente (transiente quiere decir que tiene tiempos de vida muy cortos) • Puede ocurrir que la distribución de los electrones alrededor del núcleo de cada átomo en un instante dado, no sea completamente simétrica
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Fuerzas de London
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Fuerzas de dispersión
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Dependencia con la distancia Tipo de interacción
Ejemplo
Dependencia de la energía con la distancia
Ión-ión Ión ión
-NH NH3+
Ión dipolo
Cl-
Dipolo-dipolo
H2O , CH3OH
-OOC OOC-
H2O
1/r 1/r2 1/r3 1/r4
Ión-dipolo inducido Dipolo-dipolo inducido
H2O, CH4
1/r5
Dispersión
Líquidos moleculares
1/r6
Repulsión de van der Waals
Repulsión entre orbitales cuando hay acercamiento
1/r12
Enlaces de hidrógeno
R-OH, X-H
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Longitud fija, direccionales
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Resumen fuerzas intermoleculares
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Puentes de Hidrógeno Tipo especial de fuerzas dipolo-dipolo
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Puentes de hidrógeno • Tipo especial de fuerzas dipolo-dipolo • Requiere un compuesto con un elemento electronegativo unido a hidrógeno • Son direccionales • Responsable de elevados puntos de fusión y ebullición de compuestos como el agua o de su tensión superficial
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Puentes de hidrógeno en el agua
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Puentes de hidrógeno en el agua
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Puentes de hidrógeno en el agua
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Otras moléculas
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Otras moléculas
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Inter e intramoleculares
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Puentes de hidrógeno en proteínas • De especial relevancia es sistemas biológicos
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Puentes de hidrógeno en proteínas
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Uniones en proteínas
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Fuerzas intermoleculares y propiedades • Fuerzas cohesivas – Fuerzas ente moléculas similares
• Fuerzas adhesivas – Fuerzas entre una sustancia y una superficie
• viscosidad • tensión superficial – capilaridad il id d – la humectabilidad o mojabilidad
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Viscosidad • La viscosidad es la oposición de un fluido a las deformaciones tangenciales. • La viscosidad es la resistencia que presentan las capas de los líquidos para deslizarse unas sobre otras. • El coeficiente de viscosidad es el parámetro que caracteriza la viscosidad – Poise 1 P = 1 g·cm−1·s−1 – Pascal s 1 Pa·s = 1 kg·m−1·s−1 = 10 P
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Tensión superficial • La superficie de un líquido tiende a comportarse como si fuera una delgada película elástica
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Tensión superficial • Consecuencia de las fuerzas intermoleculares
Líquido
γ = (10-3 N/m)
Aceite de oliva
33.06
Agua
72.8
Alcohol etílico
22.8
Benceno
29.0
Glicerina F. G. Calvo-Flores Petróleo
59.4 Tema 4. Fuerzas intermoleculares 26.0
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Tensioactividad • Se denomina tensioactividad al fenómeno por el cual una sustancia reduce la tensión superficial al disolverse en agua u otra solución acuosa • Son moléculas están constituidas por dos partes – Una de carácter hidrófílo, – Otra d de carácter lipófílo, soluble en substancias apolare
• Actúan como – Detergentes – Agentes espumantes,
– Tienen capacidad solubilizante, – Son emulsionantes, – e comportan como humectantes, – actúan como dispersantes. F. G. Calvo-Flores Tema 4. Fuerzas intermoleculares