Unidad 2 - [DePa] Departamento de Programas Audiovisualesdepa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/Unidad2Interacciones... · 2012. 5. 10. · Unidad 2 Interacciones Químicas Facultad de

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

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O

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O

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O

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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,




• “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




compuestos

Triángulo de Van Arkel-Ketelaar

Compuestos covalentes

¿Qué propiedades presentan?

¿ Qué modelos existen para explicar sus




¿ 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:




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




Electrones deslocalizados

TOM y el modelo de bandashttp://www.chembio.uoguelph.ca/educmat/chm729/band/concept.htm

2 átomos

10 átomos

Ver:




2 átomos

N átomos

Teoría de bandas … cont.

• Diagrama de bandas, nivel de Fermi.





• Germanio• http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/solids/band.html#c8





• Silicio




Resumiendo




Aleaciones metálicas




La relación ideal




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




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.




Fuerzas intermoleculares:

Se presentan entre las moléculas vecinas.







Ion-dipolo• No solamente las

moléculas tipo HCl

son polares,

veamos otras.




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.




- -+

+

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




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

)













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




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







(obs) (obs)

Puentes de hidrógenoen ácido fluorhídrico

T. eb.= 19.9 ºC




Puentes de hidrógenoen amoniaco

T. eb.= -33 ºC




ResumiendoFacultad de Química



OO

Ejemplo de interacciones ion-dipolo




M+ X-

O

OOO

O

O

Las interacciones ion-dipolo no solamente involucran a los primeros vecinos




1a esfera de hidratación 2a esfera de hidratación

Hidratación de cationes




Hidratación de ionesFacultad de Química



Puentes de hidrógeno en H2OFacultad de Química



La estructura del agua líquida




El agua sólida

El hielo hexagonal
















87.3

27.1

2740

15.8 16 20201818

3634343227 40

Masa atómica o molecular




211

87.3

166

120

1730

2353

2676

2740

61018332013 1235

848181787770

204

131128130125123115

210209209195 222

ExplicaFacultad de Química









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




• - 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




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)




Puentes de hidrógeno en biomoléculas




Puentes de hidrógeno en biomoléculas

Puentes de Hintramoleculares




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




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




C

H

HHH OH

Calificación:

N

N

O

H H

Señala a las moléculas que sean NO polares




C

H

HHH OH

Calificación:




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




tipos decompuestos

Triángulo de

Van Arkel-Ketelaar

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