Química 2009-10

1

Química para biólogos

Tema 4: Fuerzas intermoleculares

F. G. Calvo-Flores

Slide 1 of 35Tema 4. Fuerzas intermolecularesF. G. Calvo-Flores

Contenidos4-1 Electronegatividad4-2 Polaridad de enlace y molécula: momento dipolar4 3 Fuerzas intermoleclares4-3 Fuerzas intermoleclares4-4 Puentes de hidrógeno4-5 Propiedades relacionadas con la fuerzas

intermoleculares

Diapositiva 2 de 36Tema 4. Fuerzas intermolecularesF. G. Calvo-Flores

Química 2009-10

2

Electronegatividad

Diapositiva 3 de 36Tema 4. Fuerzas intermolecularesF. G. Calvo-Flores

Momento dipolar• Polaridad de enlace• Polaridad de moléculas

μ = Q x r

Diapositiva 4 de 36Tema 4. Fuerzas intermolecularesF. G. Calvo-Flores

Química 2009-10

3

Polaridad de enlace y de molécula

Diapositiva 5 de 36Tema 4. Fuerzas intermolecularesF. G. Calvo-Flores

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 y de dispersión se agrupanLas interacciones 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

Diapositiva 6 de 36Tema 4. Fuerzas intermolecularesF. G. Calvo-Flores

Química 2009-10

4

Dipolos permanentes

Diapositiva 7 de 36Tema 4. Fuerzas intermolecularesF. G. Calvo-Flores

Fuerzas entre dipolos

Diapositiva 8 de 36Tema 4. Fuerzas intermolecularesF. G. Calvo-Flores

Química 2009-10

5

Fuerzas entre dipolos

Diapositiva 9 de 36Tema 4. Fuerzas intermolecularesF. G. Calvo-Flores

Fuerzas ion-ion

Diapositiva 10 de 36Tema 4. Fuerzas intermolecularesF. G. Calvo-Flores

Química 2009-10

6

Fuerzas ión-dipolo

Diapositiva 11 de 36Tema 4. Fuerzas intermolecularesF. G. Calvo-Flores

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 de interacciones atractivas que predominan. p q p

• 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, noalrededor del núcleo de cada átomo en un instante dado, no sea completamente simétrica

Diapositiva 12 de 36Tema 4. Fuerzas intermolecularesF. G. Calvo-Flores

Química 2009-10

7

Fuerzas de London

Diapositiva 13 de 36Tema 4. Fuerzas intermolecularesF. G. Calvo-Flores

Fuerzas de dispersión

Diapositiva 14 de 36Tema 4. Fuerzas intermolecularesF. G. Calvo-Flores

Química 2009-10

8

Dependencia con la distancia

Tipo de interacción Ejemplo Dependencia de la energía con la distancia

Ión-ión -NH3+ -OOC- 1/rIón ión NH3 OOC 1/r

Ión dipolo Cl- H2O 1/r2

Dipolo-dipolo H2O , CH3OH 1/r3

Ión-dipolo inducido 1/r4

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 Longitud fija, direccionales

Diapositiva 15 de 36Tema 4. Fuerzas intermolecularesF. G. Calvo-Flores

Resumen fuerzas intermoleculares

Diapositiva 16 de 36Tema 4. Fuerzas intermolecularesF. G. Calvo-Flores

Química 2009-10

9

Puentes de HidrógenoTipo especial de fuerzas dipolo-dipolo

Slide 17 of 35Tema 4. Fuerzas intermolecularesF. G. Calvo-Flores

Puentes de hidrógeno

• Tipo especial de fuerzas dipolo-dipolo• Requiere un compuesto con un elemento• 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 superficialtensión superficial

Diapositiva 18 de 36Tema 4. Fuerzas intermolecularesF. G. Calvo-Flores

Química 2009-10

10

Puentes de hidrógeno en el agua

Diapositiva 19 de 36Tema 4. Fuerzas intermolecularesF. G. Calvo-Flores

Puentes de hidrógeno en el agua

Diapositiva 20 de 36Tema 4. Fuerzas intermolecularesF. G. Calvo-Flores

Química 2009-10

11

Puentes de hidrógeno en el agua

Diapositiva 21 de 36Tema 4. Fuerzas intermolecularesF. G. Calvo-Flores

Otras moléculas

Diapositiva 22 de 36Tema 4. Fuerzas intermolecularesF. G. Calvo-Flores

Química 2009-10

12

Otras moléculas

Diapositiva 23 de 36Tema 4. Fuerzas intermolecularesF. G. Calvo-Flores

Inter e intramoleculares

Diapositiva 24 de 36Tema 4. Fuerzas intermolecularesF. G. Calvo-Flores

Química 2009-10

13

Puentes de hidrógeno en proteínas

• De especial relevancia es sistemas biológicos

Diapositiva 25 de 36Tema 4. Fuerzas intermolecularesF. G. Calvo-Flores

Puentes de hidrógeno en proteínas

Diapositiva 26 de 36Tema 4. Fuerzas intermolecularesF. G. Calvo-Flores

Química 2009-10

14

Uniones en proteínas

Diapositiva 27 de 36Tema 4. Fuerzas intermolecularesF. G. Calvo-Flores

Fuerzas intermoleculares y propiedades

• Fuerzas cohesivas– Fuerzas ente moléculas similares– Fuerzas ente moléculas similares

• Fuerzas adhesivas– Fuerzas entre una sustancia y una superficie

• viscosidad• tensión superficial

il id d– capilaridad– la humectabilidad o mojabilidad

Diapositiva 28 de 36Tema 4. Fuerzas intermolecularesF. G. Calvo-Flores

Química 2009-10

15

Viscosidad

• La viscosidad es la oposición de un fluido a las deformaciones tangenciales.

• La viscosidad es la resistencia que presentan las capas deLa 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

Diapositiva 29 de 36Tema 4. Fuerzas intermolecularesF. G. Calvo-Flores

http://www.youtube.com/watch?v=f2XQ97XHjVw

Slide 30 of 35Tema 4. Fuerzas intermolecularesF. G. Calvo-Flores

Química 2009-10

16

• La superficie de un líquido tiende a comportarse como si fuera una delgada película elástica

Tensión superficial

como si fuera una delgada película elástica

Diapositiva 31 de 36Tema 4. Fuerzas intermolecularesF. G. Calvo-Flores

Tensión superficial

• Consecuencia de las fuerzas intermoleculares

Líquido γ = (10-3 N/m)Aceite de oliva 33.06Agua 72.8Alcohol etílico 22.8Benceno 29.0Glicerina 59.4Petróleo 26.0 Diapositiva 32 de 36Tema 4. Fuerzas intermolecularesF. G. Calvo-Flores

Química 2009-10

17

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,Agentes espumantes,– Tienen capacidad solubilizante,– Son emulsionantes,– e comportan como humectantes,– actúan como dispersantes.

Diapositiva 33 de 36Tema 4. Fuerzas intermolecularesF. G. Calvo-Flores

Tensión superficial

Slide 34 of 35Tema 4. Fuerzas intermolecularesF. G. Calvo-Flores

Química 2009-10

18

Enlace químico como fuerza intermolecular

Diapositiva 35 de 36Tema 4. Fuerzas intermolecularesF. G. Calvo-Flores

Otras formas alotrópicas del C

Diapositiva 36 de 36Tema 4. Fuerzas intermolecularesF. G. Calvo-Flores