Chemistry Part 5

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Capítulo 11.Brown, T., LeMay H. & B. Bursten. (2004).

Química La Ciencia Central. 9na Edición. Prentice Hall.

Dr. Luis Domínguez Química General I (P012) – 2008 II

Dr. Luis Dominguez - 2008 II

La fuerza que une a los átomos de una molécula es una fuerza química o intramolecular.

La fuerza que une a las moléculas es una fuerza física o intermolecular.

Existen tres tipos de fuerzas de atracción intermolecular (llamadas fuerzas de van der Waals):

Fuerzas ion-dipolo

Fuerzas dipolo-dipolo

Fuerzas de dispersión de London

Todas de naturaleza electrostática!

En general, las fuerzas de van der Waals poseen solo un 15% en magnitud que la fuerza de los enlaces iónicos o covalentes.

Talves a uno de ustedes caballeros le importaría decirme que es lo que encuentran tan atractivo en la ventana…!

La fuerza que une un ión (X+ o X-) y la carga parcial de un extremo de una molécula polar se conoce como fuerza ion-dipolo.

NaCl + H20Y que pasa con el momento dipolar?

Momento dipolar neto (µ) de algunas moléculas

Mayor momento dipolar neto, mayor fuerza ion-dipolo, mayor punto de ebullición

SustanciaMasa

molecularU.M.A.

Momento Dipolar

µ (D)

Punto de ebullición

[ K ]Propano 44 0.1 231Éter dimetílico 46 1.3 248

Cloruro de metilo 50 2.0 249

Acetaldehído 44 2.7 294

Acetonitrilo 41 3.9 355

Fuerzas dipolo-dipolo existen entre moléculas polares neutras (no polares).

Cada lado de la molécula neutra posee una carga parcial (+ o -).

Si los extremos con carga opuesta se encuentran, se genera una fuerza electrostática.

Mas débiles que las fuerzas ion-dipolo

No puede existir fuerzas dipolo entre moléculas y átomos no polares.

Sin embargo, el movimiento de los electrones en un átomo o molécula puede crear un momento dipolar instantáneo.

El tamaño y la forma de las moléculas y átomos influye en las fuerzas de dispersión.

Un mayor tamaño (PM) está ligado a un mayor número de e-, por tanto una mayor carga en la molécula que genera un mayor momento dipolar instantáneo.

Puntos de ebullición de las moléculas de los halógenos (X2)PM (uma)

Si la forma de una molécula favorece una mayor superficie de contacto entre moléculas, esto generará una mayor fuerza de atracción (Ej. C5H12).

Si consideramos el punto de ebullición del agua, notaremos que es una excepción a la regla de las fuerzas de dispersión.

Lo que mantiene con mas fuerza la unión entre las moléculas del agua es resultado de los puentes de H.

Los puentes de hidrogeno son una atracción entre el átomo de H de un enlace polar (F,O y N), y un par de electrones no compartidos de un ión o átomo pequeño cercano (F, O, N)

Las moléculas de agua en estado sólido y gaseoso.

Cómo reconocer las fuerzas intermoleculares que rigen entre las moléculas?

La viscosidad es la resistencia a fluir que presenta un líquido.

La unidad de viscosidad es el poise.

Otra unidad de viscosidad es la empleada por la Sociedad de Ingenieros Automovilísticos (SAE).

Mientras mayor el número SAE, más viscoso el aceite.

Las moléculas de agua en la superficie están bajo una fuerza neta que hala de ellas, esto hace que formen una “piel” en la superficie.

Estas fuerzas intermoleculares pueden dividirse en fuerzas de cohesión y de adhesión.

Las fuerzas de adhesión permiten la acción capilar.

Calor o entalpía de fusión◦ ∆Hfus (kJ/mol)

Calor o entalpía de vaporización◦ ∆Hvap (kJ/mol)

Otros cambios◦ Calor específico◦ J/g.K

Estos cambios de energía responden a la Ley de Hess:

◦ “Si una reacción se efectúa en un serie de pasos, ∆H será igual a la suma de los cambios de entalpía para los pasos individuales”

Calcule el cambio de entalpia para la conversión de 1 mol de hielo a 25°C en vapor de agua a 125°C (1 atm).◦ Calores específicos: Hielo, 2.09 J/g.K Agua, 4.18 J/g.K Vapor, 1.84 J/g.K◦ ∆Hfus, 6.01 kJ/mol◦ ∆Hvap, 40.67 kJ/mol

Los gases pueden ser convertidos a líquidos mediante el incremento de la presión a una temperatura dada.

Sin embargo, el incremento de la temperatura aumenta la energía cinética entre las moléculas, dificultando la condensación.

La temperatura crítica de una sustancia es la temperatura sobre la cual, independientemente de la presión, el vapor no puede ser condensado.

La presión necesaria para licuar el gas a su temperatura crítica es la presión critica. Dr. Luis Dominguez - 2008 II

Presión critica de algunas sustancias.

Sustancia Presión crítica (atm)

NH3 111.5O2 49.7

CO2 73.0H2O 217.7

La presión de vapor de un líquido es la presión ejercida por su vapor cuando los estados líquido y gaseoso están en equilibrio dinámico.

Las sustancias con presión de vapor elevada (gasolina) se evaporan rápidamente.

Es decir, es volátil.

Un incremento en la temperatura aumenta la presión de vapor. Dr. Luis Dominguez - 2008 II

El diagrama de fase nos permite conocer la fase en la que una sustancia se encuentra, a una presión y temperatura dada.

La relación Presión de vapor versus temperatura de una sustancia puede ser expresada por la siguiente ecuación:

◦ donde

◦ P= presión de vapor◦ ∆Hvap = Calor de vaporización◦ R = Constante de los gases (8.314 J/mol.K)◦ T= Temperatura absoluta◦ C= Constante

HP vap +

∆−=ln

De la ecuación de la recta…

Podemos decir…C

HP vap +

∆−

HP vap +

∆−=ln

pendienteR

H vap =∆−

RpendienteHvap ×−=∆

bmxy +=

Cuando sus componentes (moléculas, iones o átomos) se ordenan en disposiciones bien definidas, el sólido formado se conoce como sólido cristalino.

Cuando las partículas que constituyen un sólido no presentan una estructura ordenada, éste se conoce como sólido amorfo.

Este tipo de sólidos no se funden a una temperatura específica.

El ordenamiento de las entidades que forman un sólido cristalino, permite representarlos con una matriz tridimensional.

Esta matriz es conocida como red cristalina.

Celda unitaria

Punto de red

Las unidades que conforman los sólidos tienden a empaquetarse de tal manera de aumentar al máximo la fuerza de atracción entre ellas (a).

Esto da lugar a varios tipos de empaquetamiento:◦ E. compacto hexagonal

(b). ABAB◦ E. compacto cúbico (c) .

ABCADr. Luis Dominguez - 2008 II

Basados en el tipo de empaquetamiento que tiene un sólido cristalino, es posible definir sus celdas unitarias.

Celda unitaria

Punto de red

Ejercicio:◦ La densidad del aluminio (Al) es 2.702 g/cm3 y cristaliza en una red cúbica

centrada en las caras. Proceda a calcular la longitud de una arista de la celda elemental del referido metal.

Peso atómico del Al igual a 27 g/mol; NA (número de Avogadro) = 1 mol = 6.022 x 10+23 átomos

.1002.6

1702.2

uXXXXc

cmVolumen ==

XXXXXXcmXcm Α==3 3 Con esta información, cual será el radio del átomo de Al?

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