Tema 4

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Tema 4. Estados de Agregación y FUERZAS INTERMOLECULARES

Todo gas, si se enfría y comprime suficientemente, se transforma en un líquido.

La causa son las fuerzas intermoleculares, fuerzas de atracción entre las moléculas. Son responsables de la existencia de los estados condensados de la materia: líquido y sólido. En contraste con las fuerzas intermoleculares están las intramoleculares ofuerzas que mantienen los átomos juntos en una molécula: Enlace químico.

La energía potencial intermolecular

Fuerzas de largo alcance Atractivas: varían como potencias inversas de la distancia Fuerzas de corto alcance Repulsivas: solapamiento entre las nubes electrónicas a cortas distancias Molécula CH4 NH3 H2O HF Punto Ebull. (ºC) -162 -34 +100 -83

b) FUERZAS ENTRE MOLÉCULAS POLARESMoléculas polares ! µ permanente Las moléculas intentan alinearse con el extremo (+) de un dipolo dirigido hacia los extremos (-) de los dipolos vecinos:

Son las interacciones dipolodipolo (de tipo electrostático). Atracciones entre cargas parciales ! más débiles que las que tienen lugar entre iones. Aumentan cuando µ aumenta.

Pero las fuerzas intermoleculares también se manifiestan enmoléculas que carecen de momento dipolar, por ejemplo el CO2 Cual es su origen? En el CO2 no hay momento dipolar pero si hay momento cuadrupolar y por tanto hay interacción electrostática (más débil que las dipolares) entre las moléculas. Energía de interacción entre multipolos n y multipolos m. Monopolos = 1 Dipolos = 2 Quadrupolos = 4 Octupolos = 8, etc.

Consecuencia: la interacción entre moléculasde CO2 disminuya mucho más rápidamente con la distancia ( " R-7) que la interacción entre moléculas de amoníaco ( " R-3) Todavía más rápidamente disminuirán las interacciones entre moléculas de metano, que por solo tener octupolos varían como R-15 De la expresión anterior también es fácil deducir que la interacción entre moléculas de amoníaco y moléculas de CO2 variará como R-5, ya que la primeraes un dipolo y la segunda un cuadrupolo.

Interacciones monopolo-dipolo o ión-dipolo Son interacciones electrostáticas fuertes entre una carga (positiva o negativa) y un dipolo que se orienta para que la interacción atractiva sea máxima.

Son las responsables de la gran solubilidad de los sólidos iónicos en disolventes polares como el agua. Efecto de la permitividad del medio

Pero losiones también son capaces de interaccionar con moléculas apolares.

Un catión o un anión crean a su alrededor un campo eléctrico que polariza al sistema apolar, haciendo aparecer un dipolo inducido. La interacción subsiguiente: ion-dipolo inducido es siempre atractiva

y depende de ambos: del ión y de la molécula neutra.

En el ión depende de su relación Carga/radio, cuanto mayor es esta mayores la intensidad del campo eléctrico creado y mayor la polarización del neutro. Efecto mucho mayor en Be2+ que en Li+ Efecto mayor en Li+ que en Na+, K+, Rb+, Cs+ En el neutro depende de su POLARIZABILIDAD, !: Facilidad con la que se puede inducir un dipolo en un átomo o molécula (i.e. facilidad para distorsionar la distribución electrónica de un átomo o molécula). # aumenta con el nº de e- (y elnº de e-, con la masa molecular). A más e-, más fluctuaciones de carga, con lo que se tienen µinst mayores. Las masas moleculares grandes a menudo indican átomos grandes cuya distribución electrónica es más fácil de perturbar (los electrones externos están menos fuertemente atraídos por el núcleo). Las fuerzas de polarización son más fuertes cuando # aumenta. Lógicamente son, por ejemplo, másfuertes en tolueno que en benceno y mucho más en el neopentano que en el metano.

La intensidad de las fuerzas de polarización también depende de la forma molecular. Los e- de las moléculas alargadas se desplazan más fácilmente que los de las moléculas pequeñas, compactas y simétricas: Las moléculas alargadas son más polarizables.

Se trata de un fenómeno general que se da no sólo cuando el...
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