QUÍMICA 4º - FUERZAS INTERMOLECULAR INT ERMOLECULARES ES CUESTIONARIO DE ESTUDIO TEÒRICO/PRÁCTICO 1. Las fuerzas fuerzas intermolec intermoleculare ulares, s, como su su nombre lo indica, indica, son las fuerzas que unen moléculas. De acuerdo a lo visto en Uniones Químicas ¿Qué tipo de sustancias están formadas por moléculas? 2.
Necesitamos conocer si una molécula es polar o no, para poder saber qué tipos de fuerzas intermoleculares intermoleculares actuarán entre dichas moléculas. ¿Cómo sabemos si una molécula es polar?
3.
Las fuerzas intermoleculares están directamente relacionadas con el punto de fusión o ebullición de las sustancias. ¿De qué manera? ¿Qué son el punto de fusión y el punto de ebullición de una sustancia?
4. Al enfriar enfriar el nitrógeno nitrógeno por debajo debajo de – 200 ºC, se convier convierte te en un sólido. sólido. ¿Qué ¿Qué tipo de atracción mantiene unidas a las moléculas de nitrógeno en el sólido? 5.
¿Existen fuerzas intermoleculares en una sustancia iónica? ¿Qué fuerzas hay que vencer para fundir y eventualmente llevar al estado gaseoso los cristales de una sustancia iónica?
6.
¿Podrías explicar por qué el amoníaco (NH3 ) ) tiene un punto de ebullición ebullición de −33 ºC mien mientra tras s qu que e el tetrac tetraclor lorur uro o de car carbon bono o (CCl (CCl 4 ) ) tiene un punto de ebullición de 77 ºC?
7.
Explique razonadamente qué tipo de enlace o fuerza intermolecular hay que vencer para fundir los siguientes compuestos: a) Cloruro de sodio. b) Dióxido de carbono. c) Agua. d) Aluminio.
8.
¿Cuáles de las especies siguientes son capaces de unirse entre sí por medio de enlaces de hidrógeno? a) C 2H6 , b) HI, c) KF, d) BeH2 , e) CH3COOH.
9. ¿Podrías deduc deducir ir qué tipo tipo de fuerza de atracción atracción actúa en cada cada caso? Sistema ejemplo
fuerza de atracción
KCL (sólido) KCL - H2O Cl2 - H2O H2O - NH3 Ar 10. ¿Por qué qué en en condi condicio ciones nes normal normales es el el flúor flúor y el el cloro cloro son son gases gases,, el bromo bromo es líqu líquid ido o y el yodo yodo es sóli sólido do,, sien siendo do qu que e todo todos s ello ellos s está están n form formad ados os por por moléculas covalentes no polares? 11.
¿Podrías explicar ahora porqué el formaldehído (H 2CO) es soluble en agua mientras que el metano (CH4 ) no lo lo es?
12.
¿Podrías predecir el orden creciente de los puntos de ebullición de las siguientes sustancias: CH 2Br 2, Cl 2 , , LiCl y CCl 4?
13.
Dados Dados los siguie siguiente ntes s datos datos de pun punto to de ebulli ebullició ción: n: H2O 100,0 ºC H2S ─ 59,6 ºC
H2Se ─ 42,5 ºC H2Te ─ 1,8 ºC mismos?
¿Podrías explicar las diferencias que se observan en los
Las sustancias que están formadas por moléculas son las sustancias con enlaces covalentes, en su inmensa mayoría y salvo casos excepcionales como el diamante. Para saber si una molécula es polar o no, necesitamos conocer su geometría y para determinar su geometría tenemos que partir de su fórmula de Lewis. Recorriendo el camino:
Cuanto más intensas sean las fuerzas intermoleculares, mayor será el punto de fusión y el punto de ebullición de una sustancia. El punto de fusión es la temperatura a la cual una sustancia pasa del estado sólido al líquido. Análogamente el punto de ebullición es la temperatura a la cual la sustancia pasa del estado líquido al gaseoso. El nitrógeno está formado por moléculas covalentes no polares. Por lo tanto, las fuerzas que mantendrán atraídas a las moléculas en el sólido, serán F. de London. En una sustancia iónica no existen fuerzas intermoleculares, ya que no existen moléculas. Para fundir los cristales es necesario vencer las fuerzas que mantienen unidos a los iones en la red cristalina, o sea que estamos rompiendo la unión iónica, y se necesita entregar mucha energía para esto. Por eso las sustancias iónicas tienen muy elevados puntos de fusión o ebullición, mucho más altos que cualquier sustancia molecular, en la que sólo necesitamos vencer las fuerzas intermoleculares. El amoníaco, tiene GE= tetraédrica y GM= piramidal con ángulos < a 109º. Es una molécula POLAR porque a pesar de que los tres momentos dipolares de las uniones con los hidrógenos son iguales en módulo, no están dispuestos en forma simétrica y su suma es distinta de cero. Además el nitrógeno tiene un par de electrones sin compartir que también afecta la polaridad. Por ser polares existirán entre sus moléculas fuerzas de London y fuerzas dipolo permanente. Pero además el amoníaco puede formar uniones puente hidrógeno entre sus moléculas. Posee los tres tipos de fuerzas intermoleculares. El CCl4
Tiene GE = GM = tetraédrica con ángulos = 109º. Es una molécula NO POLAR, ya que los cuatro momentos dipolares de las uniones C–Cl son iguales en módulo y como están dispuestos en forma simétrica su suma da cero. Entre sus moléculas sólo existirán fuerzas de London. A pesar de que el CCl4 presenta solamente fuerzas de London, que son las más débiles de las fuerzas intermoleculares, es una molécula de gran tamaño, mucho mayor que el amoníaco. Al poder separar una distancia mucho mayor la fracción de carga que se separa en el dipolo temporario de la fuerza de London, el momento dipolar aumenta mucho y la fuerza de London es muy intensa. Ésta logra superar a las tres fuerzas presentes en el amoníaco dando una enorme diferencia en los puntos de ebullición. a) Esta sustancia presenta enlace iónico, debido a la elevada diferencia de electronegatividad que existe entre sus átomos. b) El enlace entre los átomos de C y O es covalente polar, sin embargo la molécula es no polar, por su geometría lineal. Por lo tanto, las fuerzas intermoleculares que se deben vencer, son F. de London. c) El agua presenta moléculas polares debido a la geometría angular que posee. Las fuerzas intermoleculares serán por lo tanto dipolo-dipolo y además existen puentes de hidrógeno. d) El enlace en el aluminio es metálico.
Solo la e).
KCL (sólido) KCL - H2O H2O - Cl2 H2O - NH3 Ar Los halógenos F2, Cl2, Br2 y I 2 son compuestos covalentes. Y en ellos se dan fuerzas intermoleculares de London, que son mayores cuanto mayor es el PM. Como el PM del I 2 es mayor que el del Br 2, éste mayor que el del Cl 2 y éste mayor que el del F2; el I2 tiene mayores fuerzas de London que el Br 2, éste más que el Cl2 y éste más que el F 2. Dado que a mayores Fuerzas de London aumenta el estado de agregación, éstas provocan que el I2 sea sólido, el Br2 líquido y los otros gases. En el formaldehido, por el 4to. postulado de TRePEV se deben contar 3 pares de electrones compartidos, lo que da GE = GM = plana triangular con ángulos = 120º.
Los tres momentos dipolares de las uniones, por más que están dispuestos en forma simétrica, no son iguales en módulo; su suma es distinta de cero y es una molécula POLAR. Presenta entre sus moléculas fuerzas de London y de dipolo permanente. El metano presenta GE = GM = tetraédrica con ángulos = 109º y es NO POLAR. Presenta entre sus moléculas solamente Fuerzas de London. El agua, presenta GE = tetraédrica GM = angular con ángulo < a 109º. Es una molécula POLAR. Presenta entre sus moléculas Fuerzas de London, de dipolo permanente y uniones puente hidrógeno. Las fuerzas intermoleculares que unen a las moléculas de formaldehído son más semejantes a las que unen a las moléculas de agua, ya que es una molécula polar. Esto ya determinaría que fuera más soluble que el metano. Pero además el formaldehído puede formar uniones puente hidrógeno con el agua, entre el oxígeno del formaldehído y el hidrógeno del agua, lo que lo hace más soluble todavía.
El es una molécula no polar por ser los dos átomos que se unen, iguales. Sus moléculas se atraen por F. de London. El es un compuesto iónico, dada la elevada diferencia de electronegatividad que hay entre sus átomos. Las atracciones entre iones de carga opuesta son muy fuertes. El y el son moléculas que poseen enlaces covalentes entre sus átomos de diferente electronegatividad. Estos enlaces son pues, polares. Entonces es la geometría de la molécula la que determina la polaridad de la misma. En el la geometría es tetraédrica y dada la simetría que existe se anulan los dipolos individuales, y la molécula es no polar. Éstas se atraen por F de London. Pero si bien el también tiene GM tetraédrica, los átomos que se unen al átomo central son diferentes, dando una molécula polar hacia el Br, que es el más electronegativo. Sus moléculas se atraen por F de London y dipolo-dipolo. Las F de London son mayores que en el CCl4 porque tiene mayor Peso Molecular (174 g/mol) y las F dipolo-dipolo suman su efecto, determinando entonces un P de ebullición mayor para . Todas estas sustancias presentan moléculas de GE tetraédrica y GM angular y son polares hacia el átomo central (O, S, Se, Te), por ser más EN que el H ( El Te tiene = EN que H pero tiene 2 pares libres). Las fuerzas que actúan en todas son: F. de London y F dipolo-dipolo. En además hay puentes H, lo que explica su punto de ebullición mayor. En las demás, por tener PM bastante diferentes, se observa un punto de ebullición mayor para la sustancia de mayor PM y va disminuyendo hacia la de menor PM, (recordar que las F. de London aumentan con el PM de la sustancia).
