Obejetivos: Determinar las fuerzas intermoleculares de los diferentes compuestos utilizados y saber en que afectan estas fuerzas en la solubilidad. INTRODUCCIÓN FUERZAS INTERMOLECULARES
Como consecuencia de la estructura que presentan las moléculas, se producen entre ellas diferentes fuerzas de atracción. Estas fuerzas son de distinta intensidad y mantienen más o menos unidas a las moléculas entre sí, determinando las propiedades de las sustancias tales como: estado de agregación, punto de ebullición, solubilidad, etc. Las fuerzas de atracción intermoleculares se denominan fuerzas de Ven der Walls Entre las fuerzas de Van der Walls se destacan: Fuerzas de London Dipolo-dipolo Dipolo-dipolo inducido •
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En las moléculas no polares puede producirse transitoriamente un desplazamiento relativo de los electrones originando un polo positivo y otro negativo (dipolo transitorio) que determinan una atracción entre dichas moléculas. (El polo positivo de una molécula atrae al polo negativo de la otra, y viceversa). Estas fuerzas de atracción son muy débiles y se denominan fuerzas de London.
FUERZAS DE LONDON
En ciertas ocasiones, una molécula polar (dipolo), al estar próxima a otra no polar, induce en ésta un dipolo transitorio, produciendo una fuerza de atracción intermolecular llamada dipolo-dipolo inducido. Así, el agua cuya molécula es un dipolo, produce una pequeña polarización en la molécula no polar de OXÍGENO, la cual se transforma en un dipolo inducido. Esto hace que el OXÍGENO y el DIÓXIDO DE CARBONO, que son no polares presenten cierta solubilidad en solventes polares, como el agua.
FUERZAS DIPOLO-DIPOLO INDUCIDO
Cuando dos moléculas polares (dipolo) se aproximan, se produce una atracción entre el polo positivo de una de ellas y el negativo de la otra. Esta fuerza de atracción entre dos dipolos es tanto más intensa cuanto mayor es la polarización de dichas moléculas polares.
Estas fuerzas de atracción, llamadas dipolo-dipolo, se observan en las moléculas covalentes polares, como el sulfuro de hidrógeno H 2S , el metanol CH3OH , la glucosa C 6H12O6 , etc. Estas sustancias de elevada polaridad se disuelven en solventes polares tales como el agua.
FUERZAS DIPOLO-DIPOLO
PUENTE DE HIDRÓGENO
Entre las fuerzas dipolo-dipolo tiene particular importancia la unión puente de hidrógeno. En algunas sustancias que contienen HIDRÓGENO, como fluoruro de hidrógeno HF, agua H2O, y amoniaco NH3 , se observa una forma de unión entre sus moléculas, denominada unión puente de hidrógeno. En el caso del HF, las moléculas son covalentes polares como consecuencia de la diferencia de electronegatividad que existe entre el hidrógeno y el flúor. Esta polarización provoca la atracción de la zona positiva de una molécula con la zona negativa de otra, formando un puente entre ambas moléculas. Las moléculas de agua también son dipolos a causa de la diferencia de electronegatividad entre el oxígeno y el hidrógeno, y forman entre ellas uniones puente de hidrógeno. SOLUBILIDAD
La sustancia que se disuelve se llama soluto y la sustancia donde se disuelva se llama disolvente. No todas las sustancias se disuelven en un mismo solvente, por ejemplo en el agua, se disuelve el alcohol y la sal. El aceite y la gasolina no se disuelven. En la solubilidad, el carácter polar o apolar de la sustancia influye mucho, ya que, debido a estos la sustancia será más o menos soluble; por ejemplo, los compuestos con más de un grupo funcional presentan gran polaridad por lo que no son solubles en éter etílico. Las solubilidades de sólidos en líquidos varían mucho de unos sistemas a otros. Así a 20 ºC la solubilidad del cloruro de sodio (NaCl) en agua es 6 M y en alcohol etílico (C2H6O), a esa misma temperatura, es 0,009 M. Cuando la solubilidad es superior a 0,1 M se suele considerar la sustancia como soluble en el disolvente considerado; por debajo de 0,1 M se considera como poco soluble o incluso como insoluble si se aleja bastante de este valor de referencia. La presencia de moléculas de soluto en el seno de un disolvente altera las propiedades de éste. Así, el punto de fusión y el de ebullición del disolvente cambian; su densidad aumenta, su comportamiento químico se modifica y, en ocasiones, también su color. Algunas de estas propiedades de las disoluciones no dependen de la naturaleza del soluto, sino únicamente de la concentración de la disolución. Procedimiento 1. clasifica los sigujientes disoloventes en base al tipo de fuerzas intermoleculares que presentan: tetracloruro de carbono, acetona, eter, metanol y agua; ordenalo a la intensidad de las fuerzas.
2. en diferentes tubos de ensaye realiza las siguientes mezclas y anbota en una tabla si se mezclaron o no. 3. Haz una tabla igual a la anterior escribiendo el tipo de interacción que se dio cuando las mezclaste. 4. en un tubo de ensaye coloca 1ml. de agua, agrega 1ml. de éter, agita y observa, anotando todo en tu bitácora y escribe el tipo de interacción que se dieron. 5. Agrega 5 gotas, agita y observa con mucha atención y escribe el tipo de interacción que se dio. 6. continua con la adición hasta que completes 2 ml. da acetona, observa con mucha atención anota lo ocurrido en la bitácora, y escribe el tipo de interacción que se dieron. 7. disuelve un cristalito muy pequeño de yodo con 1ml. de acetona observa, y anota el tipo de interacción en que se dio, observa y anota lo que ocurrió, repite la operación con CCl 4 , observa y anota el tipo de interacciones que se dieron. A este último añade mililitro a mililitro hasta que completes 3ml. de acetona, anota tus observaciones y el tipo de interacciones que se dieron. 8. En un tubo de ensaye coloca un cristalito de yodo, agrega 1ml. de agua e intenta disolver, agitando vigorosamente, anota el tipo de interacciones que se dieron. Separa la mezcla de agua con yodo en otro tubo de ensaye, agrega a este 1ml. de CCl 4 agita, observa y anota el tipo de interacciones que se dieron. 9. A este último añade un poco de KI (con la punta de la espátula), agita hasta disolver la sal, y observa cuidadosamente, anota en tu bitácora tus observaciones. MATERIAL • • • •
10 tubos de ensaye 1 Espátula 1 pipeta de 10ml. Piceta
RESULTADOS Y OBSERVACIONES INTERACCIONES INTERMOLECULARES
H2 O Metanol Eter Acetona CCl4
puentes de Hidrógeno puentes de hidrógeno dipolo-dipolo dipolo-dipolo Van der Walls
Tabla 1 Disoluciones Acetona Eter Metanol CCl4
Eter
Metanol
CCl4
H2O
Miscible ----------------------------------------------
Miscible + - miscible ---------------------------------
Miscible Miscible Miscible ------------------
- + miscible No miscible Miscible No miscible
Tabla 2 interacciones moleculares en disoluciones Eter
Metanol
CCl4
H2O
Acetona
Dipolo-dipolo
Dipolo-dipolo
London
Eter
Dipolo-dipolo
London
London
Metanol
London
CCl4
London
Puentes de hidrógeno Dipolodipolo inducido
No hay interacción Dipolo-dipolo
No hay interacción No hay interacción Puentes de hidrógeno No hay interacción
Observaciones •
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Al mezclar agua con éter se observó la formación de dos fases, con esto comprobamos que no existe interacción. Así que no hubo ninguna interacción intermolecular. A esta misma mezcla se le agrego acetona, y se observó que una de las fases incremento su volumen esto se debió a que alguno de los componentes solubilizó a la acetona ya que semejante disuelve a lo semejante. Agregamos un poco de agua para comprobar se la acetona solubilizó con el agua o con el éter, esto lo indicaría el compuesto que aumentara de volumen; sabiendo que la densidad del agua es mas grande que el éter, por lo tanto, la fase que se encontraba en el fondo es agua, al agregar se comprobó que con el liquido con el que se mezcló fue el éter y la acetona, ya que aumento la fase de la parte de arriba del tubo. Al agregar yodo a la acetona la mezcla tomo un color café, al existir una interacción dipolo-dipolo se solubilizó al yodo en la acetona. Al agregar el yodo al CCl4 se observa un cambio de coloración de la disolución ya que hubo una interacción dipolo-dipolo inducido, y el yodo sustituye al cloro por eso la coloracion de la mezcla cambia. A esta misma disolución se le agregaron 3 ml. de acetona mililitro a mililitro y se observó que la intensidad del color se iba intensificando de morado a café intenso. Esto se debe a la interaccion dipolo-diplo inducido que existe se potencializó al agregar la acetona y el yodo sustituyó con mas facilidad al cloro.
