Fuerzas intermolecularesy líquidos y sólidos

Avance del capítulo


  • Examinaremos los diferentes tipos de fuerzas intermoleculares, a saber, entre moléculas y entre iones y moléculas. También estudiaremos un tipo especial de interacción intermolecular denominada puente de hidrógeno que involucra al hidrógeno y elementos electronegativos como nitrógeno, oxígeno y flúor.

  • Observaremos que dos propiedades importantes de los líquidos, tensión superficial y viscosidad, se pueden entender en términos del concepto de las fuerzas intermoleculares.

  • Después estudiaremos el mundo de los sólidos y aprenderemos acerca de la naturaleza de los cristales y los tipos de empaquetamiento de esferas para formar las diferentes celdas unitarias.

  • Entenderemos que la mejor forma de determinar las dimensiones de una estructura cristalina es mediante la difracción de rayos X, la cual está basada en la dispersión de los rayos X mediante los átomos o moléculas de un cristal.

  • Los principales tipos de cristales son los iónicos, covalentes, moleculares y metálicos. El concepto de fuerzas intermoleculares ayudará a entender su estructura y propiedades físicas como la densidad, punto de fusión y conductividad eléctrica.

  • Aprenderemos que los sólidos también se presentan de manera amorfa, es decir, que carecen de una distribución ordenada tridimensional. Un ejemplo bien conocido de un sólido amorfo es el vidrio.

  • Después, estudiaremos los cambios de fase o transiciones entre gases, líquidos y sólidos. Veremos que el equilibrio dinámico entre el líquido y el vapor da origen al equilibrio presión de vapor. La energía requerida para la vaporización depende de la intensidad de las fuerzas intermoleculares.

  • Los diferentes tipos de transiciones de fase se resumen en un diagrama de fases, el cual nos ayudará a entender las condiciones en las cuales una fase es estable y los cambios en la presión o la temperatura necesarios para provocar una transición de fase.

Videos.


Clase 01

Clase 02


Laboratorio.

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Práctica 01

Fuerzas intermoleculares. Líquidos y sólidos

La siguiente práctica es solo es para repasar los conceptos. Si tiene alguna duda, puede consultar al profesor los días lunes, martes o jueves.

1. Proponga un ejemplo para cada tipo de fuerzas intermoleculares:

a interacción dipolo-dipolo,

b) interacción dipolo-dipolo inducido,

c) interacción ion-dipolo,

d) fuerzas de dispersión,

e) fuerzas de van der Waals.

2. Explique el término “polarizabilidad”. ¿Qué clase de moléculas tienden a ser muy polarizables? ¿Qué relación existe entre la polarizabilidad y las fuerzas intermoleculares?

3. Explique la diferencia entre un momento dipolar temporal y un momento dipolar permanente.

4. Mencione alguna evidencia de que todos los átomos y moléculas ejercen entre sí fuerzas de atracción.

5. Clasifica los tipos de fuerzas presentes en los compuestos (al ser compuesto se entiende que hay más de dos moléculas presente).

a) Cl2

b) HF

c) CO

d) NO2

e) CH3CH2OH

f) NH3

g) PH3

h) Br2

i) SO2

j) CH3CH2—O—CH2H3

k) benceno (C6H6)

l) CH3Cl

m)PF3

n) NaCl

o) CS2

6. Ordena las sustancias NH3, HI, NaNO3 e I2 según la intensidad creciente de sus fuerzas intermoleculares e interiónicas (las más débiles en primer término). ¿Qué fuerzas están presentes en cada una?

7. El butano, CH3CH2CH2CH3, tiene un punto de ebullición (p. eb.) de 0.4°C, y el hexano, CH3CH2CH2CH2CH2CH3, de 69°C. Explica este hecho.

8. En cuál o cuáles de los compuestos siguientes, en su caso, serían los puentes de hidrógeno una fuerza intermolecular importante

a) CH3OH

b) CH3OCH3

c) CH3Cl

d) CH3CH3

e) CH3NH2

f) H2S

9. Explique, en función de las fuerzas intermoleculares, por qué: a) el NH3 tiene un punto de ebullición más alto que el CH4, y b) el KCl tiene un punto de fusión mayor que el del I2.

10. ¿Cuál de los siguientes líquidos tiene mayor tensión superficial: etanol (C2H5OH) o éter dimetílico (CH3OCH3)?

11. Describe en términos de fuerzas intermoleculares la causa del fenómeno de la tensión superficial.

12. Describe el equilibrio dinámico existente en una botella cerrada que contiene sólo una taza de agua.

13. La botella de agua del problema anterior se lleva de la mesa de la cocina al refrigerador, donde se deja varias horas. ¿Se modifica el equilibrio dinámico? En caso afirmativo, ¿cómo se modifica? En caso negativo, ¿por qué?

14. El punto de ebullición normal de una sustancia depende de la masa molecular y del tipo de atracciones intermoleculares. Ordena los compuestos siguientes en orden de punto de ebullición creciente.

a) H2O

b) CO

c) O2

15. El calor molar de vaporización del amoniaco, NH3, es de 2.33 kJ/mol. ¿Cuál es el calor de vaporización en joules por gramo?


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