Fuerzas intermoleculares y propiedades de los líq

FUERZAS INTERMOLECULARES Y CAMBIOS DE ESTADO

FUERZAS INTERMOLECULARES

Son las fuerzas de atracción entre moléculas.

Las intensidades de las fuerzas intermoleculares son mucho más débiles que las fuerzas intramoleculares, es decir a la fuerza de unión entre átomos que forman una molécula (enlace covalente, iónico o metálico).

Muchas propiedades de las sustancias reflejan la intensidad de sus fuerzas intermoleculares.

Por ejemplo el punto de fusión y el punto de ebullición aumenta a medida que las fuerzas intermoleculares son más intensas.

Todas las interacciones intermoleculares son del tipo electrostático e implican atracciones entre las cargas positivas y negativas.

CLASIFICACIÓN DE LAS FUERZAS INTERMOLECULARES

Dispersión

Van der Waals

Dipolo-dipolo

Fuerzas Intermoleculares

Puentes de Hidrógeno

Ión - Dipolo

FUERZAS DE DISPERSIÓN DE LONDON

Las fuerzas de dispersión se fundamentan en la formación de un dipolo instantáneo, en el cual los electrones se desplazan hacia uno de los átomos que forman la molécula.

Debido a la formación del dipolo instantáneo se forman fuerzas de atracción electrostáticas entre las partículas adyacentes con carga opuesta. Esta es la fuerza intermolecular más débil y se encuentra presente en todas las partículas covalentes.

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Las fuerzas de dispersión se hacen más intensas a medida que aumenta la masa molecular.

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FUERZAS Dipolo - dipolo

Estas fuerzas de atracción intermolecular se dan en las moléculas polares neutras cuando el extremo positivo de una de ellas está cerca del extremo negativo de otra.

Estas fuerzas son eficaces cuando las moléculas polares están muy juntas. Estas fuerzas se hacen más intensas cuando aumenta la polaridad de la partícula.

Puentes de hidrógeno

Los puentes de hidrógeno son un tipo especial de atracción intermolecular que existe entre los átomos de hidrógeno de un enlace polar del tipo: H-O, H-N y H-F, y un par de electrones no apareados en un átomo electronegativo pequeño cercano de otra molécula.

Es la fuerza intermolecular más intensa presente en las partículas neutras.

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FUERZAS ión - dipolo

Es la fuerza de atracción que se presentan en las disoluciones acuosas, en las cuales un soluto iónico se disuelve en un solvente polar.

En estas fuerzas los iones positivos son atraídos hacia el extremo negativo de un dipolo, mientras que los iones negativos son atraídos hacia el extremo positivo del dipolo.

fuerzas de ión - ión

Es la fuerza que mantiene unida a los compuestos formados por enlaces iónicos.

Es la fuerza de atracción más intensa, ya que las partículas se atraen entre sí por la diferencia de cargas positivas de negativas de los iones que los componen.

Las sustancias formadas por enlaces iónicos son las que poseen mayores fuerzas intermoleculares más intensas o poseen altos puntos de fusión y ebullición.

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COMPARACIÓN EN LA INTENSIDAD DE LAS FUERZAS INTERMOLECULARES

PROPIEDADES DE LOS LÍQUIDOS DEPENDIENTES DE LAS FUERZAS INTERMOLECULARES

Punto de ebullición

Viscosidad

punto de fusión

Es la temperatura a la cual una sustancia cambia de estado líquido a gaseoso, a una presión dada.

Se define como la resistencia de un líquido a fluir. Entre mayor es su viscosidad más lentamente fluye

Es la temperatura a la cual una sustancia cambia de estado sólido a líquido, a una presión dada.

PROPIEDADES DE LOS LÍQUIDOS DEPENDIENTES DE LAS FUERZAS INTERMOLECULARES

Capilaridad

Tensión superficial

Fuerzas de adhesión

Fuerzas de cohesión

Energía requerida para aumentar el área superficial de un líquido en una unidad de área.

Son las fuerzas intermoleculares que enlazan a una sustancia con una superficie.

Es la capacidad de un fluido a ascender mediante tubos angostos, la capilaridad es mayor en fluidos que poseen mayores fuerzas de adhesión que de cohesión.

Son las fuerzas intermoleculares que enlazan entre sí moléculas similares.

PRESIÓN DE VAPOR

Un líquido está en equilibrio dinámico con su fase de vapor cuando a la misma velocidad a la cual las moléculas pasan a la fase gaseosa, las moléculas en la fase gaseosa se condensan para regresar a la fase líquida.

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La presión de vapor se define como la presión que ejercen las moléculas de un líquido que pasan a la fase gaseosa al evaporarse.

Cuando un líquido se evapora con facilidad, se dice que este es volátil.

Los líquidos volátiles ejercen mayor presión de vapor, al mismo valor de temperatura que otros líquidos (agua).

FACTORES QUE AFECTAN LA PRESIÓN DE VAPOR

Magnitud de las fuerzas intermoleculares:

Las fuerzas de atracción entre moléculas en la fase líquida, son la fuerza a vencer para que las partículas pasen de la fase líquida a la gaseosa. Por lo tanto, a medida que aumenta la magnitud de las fuerzas intermoleculares, la presión de vapor disminuye, guardando una relación inversamente proporcional.

temperatura

La presión de vapor de un líquido es función de la temperatura. A medida que aumenta la temperatura, la presión de vapor también aumenta; guardando una relación directamente proporcional. Observe que la relación entre presión de vapor y temperatura es una función exponencial.

PRESIÓN DE VAPOR Y SU RELACIÓN CON EL PUNTO DE EBULLICIÓN

• El punto de ebullición se define como la temperatura a la cual la materia cambia de estado líquido a gaseoso. A partir de la definición de vapor, es posible definir el punto de ebullición y su dependencia de la presión externa.

“El punto de ebullición es el valor de temperatura a la cual la presión de vapor de un líquido iguala la presión externa”.

A mayor altitud, la presión atmosférica disminuye, y como consecuencia el punto de ebullición de un líquido también.

• El punto de ebullición es dependiente de la presión externa, y como consecuencia de la altitud.

El punto de ebullición normal, es el valor de temperatura a la cual la presión de vapor iguala la presión normal, la cual es igual a 1.0 atm.

• Punto de ebullición a nivel del mar

Ecuación de Clausius-Clapeyron

Clausius-Clapeyron relacionó el logaritmo natural de la presión de vapor y el inverso de la temperatura, y demostró que la relación entre estas dos variables es lineal e inversamente proporcional.

La ecuación Clausius-Claperon relaciona la presión de vapor y la temperatura. Anteriormente se mencionó que la relación entre la presión de vapor de un líquido y la temperatura es directamente proporcional exponencialmente.

APLICACIONES

A partir de la ecuación Clausius Clapeyron es posible:

Calcular la entalpía molar de vaporización si se conocen dos pares ordenados de temperatura y presión de vapor (T1,P1) (T2,P2)

Calcular la temperatura a la cual se experimenta una presión de vapor dada (o temperatura de ebullición) si se conoce la entalpía molar de vaporización y un par ordenado de temperatura y presión de vapor (T,P).

Calcular la presión de vapor a un valor dado de temperatura si se conoce la entalpía molar de vaporización y un par ordenado de temperatura y presión de vapor (T,P).

La ecuación Clausius Clapeyron se aplica únicamente a sustancias puras.

Ver el siguiente simulador: https://www.edumedia-sciences.com/es/media/735-presion-influencia-de-la-temperatura

La función lineal que describe el comportamiento de estas dos variables esta dada por:

Dado que para describir matemáticamente una línea recta es necesario conocer dos puntos (x,y) el modelo puede reescribirse de la siguiente forma:

En donde R= 8.314 J/mol-K