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Unidad 2Interacciones Químicas
Facultad de Química
Departamento de Química Inorgánica y Nuclear
Dr. Sigfrido Escalante Tovar
O O O
O
OO
O
O
OO
O
O
N N
N N
NN
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
Química Inorgánica I
Sigfrido Escalante Tovarago-2009
Créditos y referencias
El material que sigue está conformado por trabajo original y material
tomado de las varias fuentes, entre ellas:
• “Principles of Inorganic Chemistry”, J.E. Huheey, E.A. Keiter, R.L. Keiter,Harper-Collins, NY, 1993.
• “Principles of Descriptive Inorganic Chemistry”, G. Wulfsberg,
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• “Principles of Descriptive Inorganic Chemistry”, G. Wulfsberg, University Science Books, Mill Valley, 1991.
• Material preparado por la Dra. Laura Gasque Silva (Facultad de Química, UNAM)
• También se presenta material tomado de varios sitios accesibles por Internet. En la medida de lo posible se menciona la dirección URL donde se puede consultar el material.
Los diferentestipos de
compuestos
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compuestos
Triángulo de Van Arkel-Ketelaar
Compuestos covalentes
¿Qué propiedades presentan?
¿ Qué modelos existen para explicar sus
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¿ Qué modelos existen para explicar sus propiedades?
- Regla del octeto de Lewis- Teoría de Repulsión de Pares Electrónicos
de la Capa de Valencia (TRPECV ó VESPR)- Teoría de enlace valencia- Teoría de orbitales moleculares.
TRPECVTeoría de Repulsión de Pares Electrónicos de la
Capa de Valencia
Repulsión entre pares:
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Par solitario : par solitario
>
par solitario : par compartido
>
par compartido : par compartido
Ver: http://www2.uah.es/edejesus/interactivos/indice_VSEPR.htm
El enlace metálico
• El mar de electrones
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Electrones deslocalizados
TOM y el modelo de bandashttp://www.chembio.uoguelph.ca/educmat/chm729/band/concept.htm
2 átomos
10 átomos
Ver:
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2 átomos
N átomos
Teoría de bandas … cont.
• Diagrama de bandas, nivel de Fermi.
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Teoría de bandas … cont.
• Germanio• http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/solids/band.html#c8
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Teoría de bandas … cont.
• Silicio
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Resumiendo
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Aleaciones metálicas
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La relación ideal
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Estable Estable Inestable(0.414)
• En química son tan importantes las interacciones llamadas fuertes como las débiles.
• Se consideran interacciones fuertes a las que se presentan en el enlace iónico, el
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que se presentan en el enlace iónico, el covalente o el metálico.
• Pero existen otras de menor energía, generalmente intermoleculares, que son de gran importancia.
Fuerzas intramoleculares:
Se presentan dentro de una misma molécula.
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Fuerzas intermoleculares:
Se presentan entre las moléculas vecinas.
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Ion-dipolo• No solamente las
moléculas tipo HCl
son polares,
veamos otras.
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Por ejemplo: el agua
HHO
δ+ δ+
δ−
µµµµ
Ion-dipolo cont …
- -
++
la interacción entre un ion y un dipolo puede
representarse por el siguiente diagrama.
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- -+
+
r
µµµµ = qr’ = momento dipolar
ion(+ ó -)
dipolo
Energía de un ion-dipolo• La energía para
esta interacción está
dada por: - 1.00E- 037
0.00E+000
Ener
gía
pote
ncia
l (J
)
ion- dipolo
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EZ e
r=
± µ
π ε4 20
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
- 5.00E- 037
- 4.00E- 037
- 3.00E- 037
- 2.00E- 037
r (m)
Ener
gía
pote
ncia
l (J
)
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Tipo de interacción
Dependencia de la energía potencial con la distancia
Energía típica
(kJ mol-1)Comentarios
Ion-ion 1/r 250 Entre iones solamente
Ion –dipolo 1/r2 15Entre iones y
moléculas polares permanentes
Dipolo-dipolo 1/r3 2 Entre moléculas
polares estacionarias
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Ion-Dipolo inducido 1/r4 --- Entre iones y
moléculas no polares.
Dipolo-Dipolo
inducido1/r6 0.3
Entre moléculas polares y polares
rotantes.
Fuerzas de dispersión de London
1/r6 2 Entre todos los tipos de moléculas.
La energía de un enlace o puente de hidrógeno A---- H es del orden de 20 kJ mol-1 y se presenta cuando A = N, O ó F
Puentes de hidrógenoen el agua
T. eb.= 100ºC
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(obs) (obs)
Puentes de hidrógenoen ácido fluorhídrico
T. eb.= 19.9 ºC
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Puentes de hidrógenoen amoniaco
T. eb.= -33 ºC
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ResumiendoFacultad de Química
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OO
Ejemplo de interacciones ion-dipolo
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M+ X-
O
OOO
O
O
Las interacciones ion-dipolo no solamente involucran a los primeros vecinos
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1a esfera de hidratación 2a esfera de hidratación
Hidratación de cationes
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Hidratación de ionesFacultad de Química
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Puentes de hidrógeno en H2OFacultad de Química
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La estructura del agua líquida
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El agua sólida
El hielo hexagonal
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87.3
27.1
2740
15.8 16 20201818
3634343227 40
Masa atómica o molecular
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211
87.3
166
120
1730
2353
2676
2740
61018332013 1235
848181787770
204
131128130125123115
210209209195 222
ExplicaFacultad de Química
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La importancia de las interacciones
• 1- Las interacciones intermoleculares son las responsables de una gran variedad de fenómenos químicos tales como:
• - el estado de agregación
• - la solubilidad
O O O
O
OO
O
O
OO
N N
N N
O
O
O
O
O
O
O
O
O O
O
O
O
O
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• - el punto de fusión
• - el punto de ebullición
• - la tensión superficial
•
• A veces en un mismo sistema están presentes más de un tipo de estas interacciones las cuales actúan simultáneamente.
O
O
O
NN
O O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
Las interacciones intermoleculares, aunque son más débiles que las covalentes o las iónicas, determinan
muchas propiedades como la solubilidad, los puntos de fusión y de ebullición así como las estructuras terciarias
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fusión y de ebullición así como las estructuras terciarias de muchas biomoléculas como las proteínas y los ácidos
nucleicos.
Por lo anterior son de enorme importancia.
El ADN (Ácido DesoxirriboNucleico)
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Puentes de hidrógeno en biomoléculas
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Puentes de hidrógeno en biomoléculas
Puentes de Hintramoleculares
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Las hélices alfa en las proteínas
Ion-dipolo (ejercicio)Señala en la figura a dos especies que participen en una interacción del tipo:
a) ion-dipolo.
Se presentan entre
ClH
Cl
H
O O O
O
OO
O
NN
NN
O
O
O
O
O
O
O O
O
O O
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Se presentan entre especies cargadas eléctricamente con especies polares, es decir, aquellas con enlaces polares cuyas geometrías den por resultado un momento dipolar diferente de cero.
O
O
OO
O
O
N
N
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
N
N
O
H H
Señala a las moléculas que sean polares
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C
H
HHH OH
Calificación:
N
N
O
H H
Señala a las moléculas que sean NO polares
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C
H
HHH OH
Calificación:
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Un mundo de interaccionesLas interacciones químicas, tanto las fuertes como las débiles, están presentes simultáneamente en los matraces de reacción de los laboratorios, en las estructuras geológicas, en el cielo y el mar, así como en los sistemas vivos.
Los diferentestipos de
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tipos decompuestos
Triángulo de
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