El pH es una medida de
acidez o alcalinidad de una disolución. El pH indica la concentración de iones
hidronio [H3O+] presentes en determinadas sustancias.
La sigla significa ‘potencial hidrógeno’, ‘potencial de hidrógeno’ o
‘potencial de hidrogeniones’ (pondus Hydrogenii o potentia Hydrogenii; del
latín pondus, n. = peso; potentia, f. = potencia; hydrogenium, n. = hidrógeno).
Este término fue acuñado por el químico danés S. P. L. Sørensen (1868-1939),
quien lo definió como el logaritmo negativo en base 10 de la actividad de los
iones hidrógeno. LA ESCALA DE PH
La escala de pH mide el
grado de acidez de un objeto. Los objetos que no son muy ácidos se llaman
básicos. La escala tiene valores que van del cero (el valor más ácido) al 14
(el más básico). Tal como puedes observar en la escala de pH que aparece arriba,
el agua pura tiene un valor de pH de 7. Ese valor se considera neutro – ni
ácido ni básico. La lluvia limpia normal tiene un valor de pH de entre 5.0 y
5.5, nivel levemente ácido. Sin embargo, cuando la lluvia se combina con
dióxido de azufre y óxidos de nitrógeno—producidos por las centrales eléctricas
y los automóviles—la lluvia se vuelve mucho más ácida. La lluvia ácida típica
tiene un valor de pH de 4.0. Una disminución en los valores de pH de 5.0 a 4.0
significa que la acidez es diez veces mayor.
COMO SE MIDE EL PH
En los laboratorios se
emplean numerosos dispositivos de alta tecnología para medir el pH. Una manera
muy fácil en la que puedes medir el pH es usando una tira de papel tornasol.
Cuando tocas algo con una tira de papel tornasol, el papel cambia de color
dependiendo de si la substancia es ácida o básica. Si el papel se vuelve rojo
es porque la substancia es ácida, y si se vuelve azul quiere decir que la
substancia es básica.
LABORATORIO
MATERIALES:
Bata Blanca De Laboratorio
Guantes De Latex
Cinta De Enmascarar
1 Limon
1 Naranja
Soda Caustica
Antiacido (Milanta)
Agua De Repollo (Morada)
Acido Sulfurico
Sal De Frutas
Alka.Seltzer
Tubos De Ensallo
Gradilla
DESARROLLO DEL LABORATORIO
Cada Uno Se Pone Su Bata De Laboratorio Y Sus Guantes De Látex Para Prevenir Un Accidente
Lavamos Los Materiales (Tubos De Ensayo) Para Prevenir Alguna Otra Partícula Que Dañe El Laboratorio
Marcamos Los Tubos De Ensayo Con La Cinta De Enmascarar Del 1 - 6
Repartimos En Cada Tubo El Agua De Repollo Recuerda Que Todos Por Igual
5. Cogemos El Tubo #1 Y Le Agregamos Soda Caustica:
Como Pudimos Observar En El Vídeo Al Comienzo Se Pone De Color Verde Pero El Verdadero Resultado Que Se Obtiene Al Agregar La Soda Caustica Es Un Color Amarillo.
6. Cogemos El Tubo #2 Y Le Agregamos Naranja:
Como Podemos Observar En El Vídeo El Resultado Que Se Obtiene Al Agregar La Naranja Es Un Color Violeta.
7. Cogemos El Tubo #3 Y Le Agregamos El Limón:
Como Podemos Observar En El Vídeo El Resultado Que Se Obtiene Al Agregar El Limon Es Un Color Rojo Violeta.
8. Cogemos El Tubo #4 Y Le Agregamos Sal De Frutas:
Como Podemos Observar En El Vídeo El Resultado Que Se Obtiene Al Agregar El Sal De Frutas Es Un Color Azul Violeta.
9. Cogemos El Tubo #5 Y Le Agregamos El Antiacido (Milanta)
Como Podemos Observar En El Vídeo El Resultado Que Se Obtiene Al Agregar El Antiacido Es Un Color Verde Azulado.
10. Cogemos El Tubo #6 Y Le Agregamos El Ácido Sulfúrico:
Como Podemos Observar En El Vídeo El Resultado Que Se Obtiene Al Agregar El Ácido Sulfúrico Es Un Color Un Rojo Intenso.
11. Luego De Tenerlos Todos Se Organizan Según Su PH:
12. Luego De Dar Por Terminado El Laboratorio Se Debe Dejar El Puesto De Trabajo Completamente Limpio Con Todos Los Útiles:
Vasos de precipitado: Pueden ser de dos formas: altos o
bajos. Sin graduar o graduados y nos dan un volumen aproximado (los vasos al
tener mucha anchura nunca dan volúmenes precisos). Se pueden calentar (pero no
directamente a la llama) con ayuda de una rejilla.
Desecador: Recipiente de vidrio que se utiliza para evitar
que los solutos tomen humedad ambiental. En (2), donde hay una placa, se coloca
el soluto y en (1) un deshidratante.
Embudo de vidrio: Se emplea para trasvasar líquidos o
disoluciones de un recipiente a otro y también para filtrar, en este caso se
coloca un filtro de papel cónico o plegado.
Buchner y Kitasato: El Buchner es un embudo de porcelana,
tiene una placa filtrante de agujeros grandes por lo que se necesita colocar un
papel de filtro circular, que acople perfectamente, para su uso. Se emplea
para filtrar a presión reducida. Su uso va unido al Kitasato, recipiente de
vidrio con rama lateral para conectar con la bomba de vacío (normalmente, una
trompa de agua).
Cristalizador: Puede ser de forma baja o alta. Es un
recipiente de vidrio donde al añadir una disolución se intenta que, en la
mejores condiciones, el soluto cristalice.
Vidrio de reloj: Lámina de vidrio cóncavo-convexa que se
emplea para pesar los sólidos y como recipiente para recoger un precipitado
sólido de cualquier experiencia que se introducirá en un desecador o bien en
una estufa.
Filtro plegado: Se elabora con papel de filtro, sirve para
filtrar, se coloca sobre el embudo de vidrio y el líquido atraviesa el papel
por acción de la gravedad; el de pliegues presenta mayor superficie de contacto
con la suspensión.
Embudos de
decantación: Son de vidrio. Pueden ser cónicos o cilíndricos. Con llave de
vidrio o de teflón. Se utilizan para separar líquidos, inmiscibles, de
diferente densidad.
Tubos de ensayo: Recipiente de vidrio, de volumen variable,
normalmente pequeño. Sirven para hacer pequeños ensayos en el laboratorio. Se
pueden calentar, con cuidado, directamente a la llama. Se deben colocar en la
gradilla y limpiarlos una vez usados, se colocan invertidos para que escurran.
Si por algún experimento se quiere mantener el líquido, se utilizan con tapón
de rosca.
Probeta: Recipiente de vidrio para medir volúmenes, su
precisión es bastante aceptable, aunque por debajo de la pipeta. Las hay de
capacidades muy diferentes: 10, 25, 50 y 100 ml.
Pipetas: Recipientes de vidrio para medir volúmenes, son de
gran precisión. Las hay de capacidades muy diferentes: 0'1, 1'0, 2'0, 5'0,
10'0.............. ml (las más precisas miden μI). En cuanto a la forma de
medir el volumen, podemos distinguir entre: graduadas: sirven para poder medir
cualquier volumen inferior al de su máxima capacidad; de enrase (sólo sirven
para medir el volumen que se indica en la pipeta): a su vez pueden ser simples
o dobles. La capacidad que se indica en una pipeta de enrase simple comprende
desde el enrase marcado en el estrechamiento superior hasta el extremo
inferior. En una pipeta de enrase doble, la capacidad queda enmarcada entre las
dos señales.
Si el líquido no ofrece peligrosidad, colocando la boca en
la parte superior de la pipeta, se succiona y se hace subir el líquido un poco
por encima del enrase. La pipeta se cierra con el dedo índice.
Al vaciar la pipeta se debe hacer lentamente para evitar que
quede líquido pegado a las paredes. La última gota no es necesario recogerla
porque ya viene aforada para que quede sin caer (salvo que se indique lo
contrario en la propia pipeta).
Buretas: Material de vidrio para medir volúmenes con toda
precisión. Se emplea, especialmente, para valoraciones. La llave sirve para
regular el líquido de salida. Manejo: 1) se llena con la ayuda de un embudo. 2)
los líquidos han de estar a la temperatura ambiente. 3) el enrase debe hacerse
con la bureta llena (aunque también se puede enrasar a cualquier división),
tomando como indicador la parte baja del menisco. 4) la zona que hay entre la
llave y la boca de salida debe quedar completamente llena de líquido.
Pueden ser: a) rectas. b) con depósito. c) de sobremesa con
enrase automático.
Matraz Aforado:
Material de vidrio para medir volúmenes con gran precisión. Existen de capacidades
muy variadas: 5, 10, 25, 50, 100, 250, 500, 1.000 mI. Sólo mide el volumen que
se indica en el matraz. No se puede calentar ni echar líquidos calientes. El
enrase debe hacerse con exactitud, procurando que sea la parte baja del menisco
del líquido la que quede a ras de la señal de aforo. Se emplea en la
preparación de disoluciones.
Frasco cuentagotas
con tetina: Normalmente se utilizan para contener disoluciones recién
preparadas, se acompañan de cuentagotas para poder facilitar las reacciones de
tipo cualitativo.
Mortero con mano o mazo: Pueden ser de vidrio, ágata o
porcelana. Se utilizan para triturar sólidos hasta volverlos polvo, también
para triturar vegetales, añadir un disolvente adecuado y posteriormente extraer
los pigmentos, etc.
Escobilla y escobillón: Material fabricado con mechón de
pelo natural, según el diámetro se utilizan para lavar: tubos de ensayo,
buretas, vasos de precipitado, erlenmeyer, etc.
Erlenmeyer: Matraz
de vidrio donde se pueden agitar disoluciones, calentarlas (usando rejillas),
etc. Las graduaciones sirven para tener un volumen aproximado. En una
valoración es el recipiente sobre el cual se vacía la bureta.
Matraz: Instrumento de laboratorio que se utiliza, sobre
todo, para contener y medir líquidos. Es un recipiente de vidrio de forma
esférica o troncocónica con un cuello cilíndrico.
Ejemplos significativos de este uso son la producción de
amoniaco para fertilizantes o la desulfuración de los productos derivados del
petróleo.
De igual modo la industria del gas ha hecho uso del hidrógeno en forma líquida
y en forma gaseosa para múltiples aplicaciones con un envidiable historial de
seguridad. También la industria eléctrica ha empleado el gas de hidrógeno con
objeto de enfriar el rotor y el estator de grandes turbinas.
El hidrógeno líquido es el combustible empleado para la propulsión de los
cohetes espaciales. Su uso en las lanzaderas espaciales es doble ya que no sólo
alimenta (junto con el oxígeno) los reactores principales de las lanzaderas
espaciales sino que también es el encargado de generar, mediante pilas de
combustible, la electricidad y el agua necesarios para los sistemas y ocupantes
del vehículo espacial.
El hidrógeno se utiliza también en el sector de la alimentación para la
hidrogenación de los aceites y grasas vegetales y animales. Además tiene
aplicación en el campo metalúrgico por su habilidad para reducir los óxidos
metálicos y prevenir la oxidación en tratamientos térmicos de ciertos
materiales y aleaciones. Además tiene uso en el corte y la soldadura de
metales. Por otro lado, y como ya se ha comentado anteriormente, el hidrógeno
es extensamente empleado en la síntesis del amoniaco y en las operaciones de
refino del petróleo. A su vez el hidrógeno líquido se emplea como combustible
primario de los cohetes espaciales junto con oxígeno o fluoruros y como
combustible en los cohetes de propulsión nuclear y los vehículos espaciales.
En las industrias y en la vida diaria, se utilizan una
gran variedad de hidróxidos, tales como el Na (OH) fabricación del papel,
jabones, fibras textiles, etc. "Debe manejarse con mucha precaución por
que causa lesiones muy dolorosas en la piel por su contacto directo con el
hidróxido de sodio". Otro hidróxido conocido es el Hidróxido de calcio,
llamado también cal apagada. Se emplea en la construcción para obtener la pasta
que une los ladrillos, además se utiliza
en la odontología para reparar las dentaduras dañadas. Para formar los
hidróxidos a partir del óxido básico y el agua, primero tenemos que saber como
se ioniza la molécula del agua. El agua es un electrolito débil, poco
disociado. Cuando ocurre esta disociación, existirán tanto iones hidrógenos
(tienen carga positiva) como iones
oxhidrilos o hidroxilos (tienen carga negativa).
La generación de hidrógeno a través de plantas nucleares
constituye una de las mejores alternativas para obtener una fuente de energía
limpia, barata y segura.
El término economía del hidrógeno engloba
las posibilidades que este gas ofrece, como es el hecho de poder generarlo de
forma limpia (además, presenta una nula emisión de gases invernadero durante su
combustión) y económica, pues tiene un alto contenido energético (un kilogramo
de hidrógeno puede producir energía equivalente a 2.8 kg de gasolina o 2.4 kg
de gas metano); un ejemplo: se estima que un automóvil prototipo con celdas
combustibles de hidrógeno necesitaría aproximadamente 4 kg de hidrógeno para
recorrer 500 kilómetros .
Estas son características que hacen del hidrógeno una
fuente de energía muy atractiva, con grandes beneficios en comparación con las
empleadas hasta el momento, y útil para atender la mayor parte de las
necesidades energéticas de la sociedad; no obstante, su implantación no es
inmediata, pues existen aún algunos problemas que serán comentados brevemente
en este texto.
El
carbono (C) está ubicado en la segunda hilera de la tabla
periódica y tiene cuatro electrones de enlace en su envoltura
de valencia. Al igual que otros no metales, el carbono necesita ocho
electrones para completar su envoltura de valencia.
Por consiguiente, el
carbono puede formar hasta cuatro enlaces con otros átomos (cada enlace
representa uno de los electrones del carbono y uno de los electrones del átomo
que se enlazan).
Cada valencia
de electrón participa en el enlace, por consiguiente el enlace del
átomo de carbono se distribuirá de modo uniforme sobre la superficie del átomo.
Estos enlaces forman
un tetradrón (una pirámide con una punta en la parte superior), como
se ilustra en la figura a la derecha.
La diversidad de los
productos químicos orgánicos se debe a la infinidad de opciones que brinda el
carbono para enlazarse con otros átomos. Los químicos orgánicos más simples,
llamadoshidrocarburos, contienen sólo carbono y átomos de hidrógeno; el
hidrocarburo más simple (llamado metano) contiene un solo átomo de carbono
enlazado a cuatro átomos de hidrógeno.
Pero el carbono también puede enlazarse con otros átomos de carbono
adicionalmente al hidrógeno tal como se ilustra en el siguiente dibujo de la
molécula etano (CH3—CH3)
Recordemos:
Cada grupo funcional determina las propiedades químicas de las
sustancias que los poseen; es decir, determina su función química.
Entonces, se llama función química a las propiedades comunes que
caracterizan a un grupo de sustancias que tienen estructura semejante; es
decir, que poseen un determinado grupo funcional.
Existen funciones en la química inorgánica y en la química orgánica y
para comprender el término función podemos hacer una analogía con el concepto
de familia.
En una familia hay rasgos característicos que identifican a sus
miembros, de la misma manera se podría afirmar que en las sustancias, tanto
orgánicas como inorgánicas, existen agrupaciones de átomos, o grupo
funcional, que debido a sus características comunes poseen un comportamiento
típico.
Si nos referimos a las funciones en química inorgánica, se pueden
distinguir cinco grandes familias, las cuales poseen ramificaciones filiales y
que se organizan de la siguiente manera:
1.- Óxidos: (Ácidos, Básicos, Neutros, Peróxidos y Superóxidos).
2.- Hidróxidos.
3.- Ácidos: (Hidrácidos y Oxácidos).
4.- Sales: (Haloideas y Oxisales (Neutras, Ácidas, Básicas y Dobles)).
5.- Hidruros: Metálicos y no Metálicos.
En tanto las funciones de la química orgánica son muchas más, destacándose
entre todas la función hidrocarburo, porque de ella se desprenden todas las
demás.
En química orgánica, dependiendo de si el grupo funcional característico
posee átomos de oxígeno, de nitrógeno o es algún halógeno, la función química
será oxigenada, nitrogenada o halogenada.
Los Grupos Funcionales Son
- Óxidos:
Oxido
de Zinc: Se usa como pigmento e inhibidor del crecimiento de hongos en
pinturas, como rellenador en llantas de goma y como pomada antiséptica en
medicina.
Oxido
de Magnesio: como antiácido para aliviar los malestares estomacales causados
por el calor o la acidez estomacal.
Oxido
cúprico: es usado como pigmento en cerámicas para producir azul, rojo, y verde
(y, a veces, gris, rosa o negro). También es usado produce para producir
soluciones cupraminosas, usadas en para producir rayon. También se usa,
ocasionalmente, para suplemento dietario en animales, con deficiencia de cobre.
Oxido
Nitroso: propiedades narcóticas , en la industria alimenticia se utiliza para
hacer los alimentos (natas, yogures etc.) más espumosos, se utiliza también en
las combustiones de los motores convencionales o en algunos cohetes.
Óxido
férrico . En su estado natural es conocido como hematita. También es purificado
para su uso como soporte de almacenamiento magnético en audio e informática.
Esta es la forma de óxido comúnmente vista en hierros y estructuras de acero
oxidadas que ataca desde puentes hasta carrocerías de automóviles y la cual es
tremendamente destructiva.
Oxido
de etileno: sustancia química manufacturada usada principalmente para fabricar
glicol de etileno, y en cantidades muy pequeñas ( < 1% ) es usada para
controlar insectos en ciertos productos agrícolas almacenados, y una cantidad
muy pequeña se usa en hospitales para esterilizar equipo y abastecimientos
médicos.
- Hidróxido:
Depende del hidroxido, aqui hay algunos usos de
hidroxidos determinados :El hidróxido de calcio Ca (OH)2 es la cal apagada, muy
usada en mezclas con ladrillos para levantar paredes y para pintarlas.
- El hidróxido de magnesio Mg (OH)2 y el hidróxido de
aluminio Al(OH)3 son los antiácidos usados para aliviar la “acidez o ardor
estomacal”, es decir, la indigestión ácida y malestares estomacales. Se combinan
con el exceso ácido del estómago y se neutralizan.
- La soda cáustica es el hidróxido de sodio Na (OH); es
un sólido blanco, higroscópico y cáustico, muy empleado en la fabricación de
diversos productos, como: jabones, detergentes, papel, pasta de madera, fibras
artificiales, aceites, colorantes, derivados del petróleo, etc
- Ácido:
Se caracteriza por tener en su estructura hidrógeno acompañado de un elemento no metálico y en ocasiones oxigeno por lo que se puede calcificar en:
Ácidos
Hidrácidos De Un Alogenos
El ácido
fórmico, se utiliza, en los países en los que se encuentra autorizado, para
conservar zumos de frutas, especialmente los que se van a utilizar después
industrialmente. También para la conservación de ciertos encurtidos (pepinos)
en Alemania. En este caso se usa sobre todo el formiato cálcico, que actúa a la
vez como endurecedor.
El ácido
acético, en su forma de vinagre, que es esencialmente una disolución de este
ácido en agua, mas los aromas procedentes del vino y los formados en la
acidificación, se utiliza como conservante al menos desde hace 5.000 años. Una
gran parte del utilizado actualmente se obtiene por síntesis química. Como
conservante es relativamente poco eficaz, con excepción de una aplicación
específica en panadería y respostería, la evitación de la alteración conocida
como "pan filante". También es eficaz contra algunos mohos.
El ácido
carbónico ha contribuido a la protección de gaseosas desde su origen, aunque lo
ignoraran los fabricantes. Este producto es poco eficaz como conservante,
siendo esta propiedad un simple complemento de sus efectos estéticos y
organolépticos (confiere sabor ácido y una pungencia característica a las
bebidas). Al desplazar al oxígeno actúa también como antioxidante. Se utiliza
en el envasado de queso o de carne en atmósfera controlada para la venta al
detalle, y también para producir bebidas refrescantes gasificadas.
El ácido
propiónico, un ácido graso de cadena corta, y sus sales, se usan como
conservantes alimentarios desde los años cuarenta, especialmente en panadería.
Es el más efectivo contra los mohos de todos los conservantes, pero poco eficaz
contra levaduras y bacterias, con alguna excepción. Se utilizan especialmente
las sales, ya que el ácido tiene un olor muy fuerte. Son conservantes baratos.
Es un conservante fundamental en la fabricación del pan de molde, estando
autorizado para ello en la mayoría de los países. Esta aplicación por si sola
hace que, si se exceptúa la sal común, sea el conservante más utilizado en el
mundo. También se utiliza en algunos productos de repostería.
El ácido
cítrico y sus sales están diversificando su aplicación, sustituyendo materias
primas importadas, y es así como hoy en día ve su uso en renglones industriales
tan importantes como la industria de detergentes biodegradables. Las ventajas
principales de los citratos en las formulaciones de detergentes son su
biodegradabilidad y la facilidad de tratamiento, particularmente en
formulaciones que contienen zeolita.
El ácido
clorhídrico en la industria alimentaría se utiliza por ejemplo en la producción
de la gelatina disolviendo con ella la parte mineral de los huesos. En
metalurgia a veces se utiliza para disolver la capa de óxido que recubre un
metal, previo a procesos como galvanizado, extrusión, u otras técnicas.
El ácido
tartárico se usa a escala industrial en la preparación de bebidas
efervescentes, en algunas de sus formas el ácido tartárico se usa como
condimento para la comida, también se utiliza en fotografía y barnices y como
una variante de la sal de Rochelle como laxante suave.
El ácido
adipico se utiliza en la fabricación de fibras textiles e industriales.
El ácido
benzoico se emplea como conservante de alimentos es util contra levaduras,
bacterias y mohos.
El ácido
ascórbico o vitamina C, es un antioxidante, antigripal, sicatrizante.
El ácido
arsenioso es administrado en síndrome anémica en bovinos.
El ácido
acetilsalicilico, es la aspirina, cuya función es analgésica, antiporética,
antiagregante plaquetario y antiinflamatorio.
El ácido
fosfórico se utiliza en la fabricación de fertilizantes, en la refinación de
petróleo, producción de pigmentos, tratamiento del acero, extracción de metales
no ferrosos, manufactura de explosivos, detergentes, plásticos y fibras.
El ácido
sulfúrico se utiliza como medio de reacción en procesos químicos y orgánicos y
petroquímicos involucrando reacciones como nitraciones, condensaciones y
deshidrataciones.
El ácido
ditionoso o hiposulfito sódico tiene un gran poder reductor utilizándose en la
industria de colorantes para adherir el índigo y otros colorantes insolubles a
las fibras de los tejidos.
El ácido
oxálico empleado como quita mancha.
El ácido
hipocloroso es un fuerte desinfectante capaz de destruir la mayoría de los
organismos en menos de 2 segundos.
El ácido
fólico tiene acción antianémica.
El ácido
bórico, uso en esmaltes : para la fabricación de superficies duras, durables y
fácilmente lavables de cocinas, lavarropas, heladeras, bañeras, estufas,
hornos, chapas para nomenclaturas de calles, etc.
El ácido
málico se emplea en medicina y por su aroma agradable se usa en productos
alimenticios.
- Sales:
Son compuestos ternarios constituidos
por un no metal, oxígeno y metal. Se obtienen por neutralización total de un
hidróxido sobre un ácido oxoácido. La reacción que tiene lugar es:
ÁCIDO OXOÁCIDO + HIDRÓXIDO --> SAL
NEUTRA + AGUA
La neutralización completa del ácido
por la base lleva consigo la sustitución de todos los iones hidrógeno del ácido
por el catión del hidróxido, formándose además agua en la reacción. Puede,
pues, considerarse como compuestos binarios formados por un catión (proveniente
de la base) y un anión (que proviene del ácido).
En la fórmula se escribirá primero el
catión y luego el anión. Al leer la fórmula el orden seguido es el inverso.Para
nombrar las sales neutras, basta utilizar el nombre del anión correspondiente y
añadirle el nombre del catión, según hemos indicado anteriormente.
Si el anión tiene subíndice, se puede expresar
con los prefijos multiplicativos bis, tris, tetrakis, pentakis, etc. No
obstante, si se indica la valencia del metal no son precisos estos prefijos,
pues queda suficientemente clara la nomenclatura del compuesto
Para mas datos sobre el tema aquí les dejamos un vídeo que explica todo lo de arriba
Las FUERZAS INTERMOLECULARES, son fuerzas de atraccion y repulsion entre moleculas.El compartimiento molecular depende en gran medida de equilibrio (o falta de el) de las fuerzas que unen o separan las moleculas, y el estudio de esos fenomenos fue parte importante del desarrollo de la química y física en el siglo xx
Las fuerzas de atracción explican la cohesión de las
moléculas en los estados liquido y sólido de la materia, y se llaman fuerzas de
largo alcance o Fuerzas de Van der Waals en honor al físico holandés
Johannes van der Waals. Estas fuerzas son las responsables de muchos fenómenos
físicos y químicos como la adhesión, rozamiento, difusión, tensión superficial
y la viscosidad.
Entre las diferentes fuerzas de orden intermoleculares
que mantienen unidos los átomos dentro de la molécula y mantener la estabilidad
de las moléculas individuales.
Hay varios tipos de interacciones:
-Fuerzas de orientación (aparecen entre moléculas con
momento dipolar diferente) -Fuerzas de inducción (ion o dipolo permanente
producen en una molécula apolar una separación de cargas por el fenómeno de
inducción electrostática)
-Fuerzas de dispersión (aparecen en tres moléculas
apolares).
Dentro de
una molécula, los átomos están unidos mediante FUERZAS INTERMOLECULARES(enlaces
iónicos, metálicos o covalentes, principalmente). Estas son las fuerzas que se
deben vencer para que se produzca un cambio químico. Son estas fuerzas, por
tanto, las que determinan las propiedades químicas de las
sustancias.
Sin
embargo existen otrasfuerzas intermoleculares que actúan sobre distintas moléculas
o iones y que hacen que éstos se atraigan o se repelan. Estas fuerzas son las
quedeterminan las propiedades físicasde las sustancias como, por ejemplo, el estado de
agregación, el punto de fusión y de ebullición, la solubilidad, la tensión
superficial, la densidad, etc.
FUERZAS DIPOLO - DIPOLO
Las fuerzas
dipolo-dipolo existen entre las moléculas polares neutras. Las moléculas
polares se atraen unas a otras cuando el extremo positivo de una molécula está
cerca del extremo negativo de otra, como se ilustra en la figura. Las fuerzas
dipolo-dipolo son efectivas sólo cuando las moléculas polares están muy
próximas.
En los líquidos,
las moléculas dipolares están libres para moverse unas respecto a otras.
Algunas veces tendrán una orientación en que se atraen y otras una orientación
en que se repelen. Dos moléculas que se atraen pasan más tiempo cerca una de la
otra que dos partículas que se repelen entre sí. Así, el efecto general es una
atracción neta. Así, para moléculas de masa y tamaño semejante, las energás de
las atracciones intermoleculares aunmentan cuando la polaridad aumenta.
La fuerza dipolo-dipolo consiste en la atracción
electrostática entre el extremo positivo de una molécula polar y el negativo de
otra. El enlace de hidrógeno es un tipo especial de interacción dipolo-dipolo.
Las fuerzas electrostáticas entre dos iones disminuyen de acuerdo con un factor
1/d2 a medida que aumenta su separación d. En cambio, las fuerzas dipolo dipolo
varían según 1/d3 (d elevado a la tercera potencia) y sólo son eficaces a
distancias muy cortas; además son fuerzas más débiles que en el caso ion-ion
porque q+ y q- representan cargas parciales. Las energías promedio de
interacciones dipolo dipolo son aproximadamente 4 kJ por mol de enlaces, en
contraste con los valores promedio para energías características de tipo iónico
y de enlace covalente (~400 kJ por mol de enlaces).
Estas son ligeramente direccionales, es decir, al elevarse la temperatura, el
movimiento transicional, rotacional y vibracional de las moléculas aumenta y
produce orientación mas aleatoria entre ellas. En consecuencia, la fuerza de
las interacciones dipolo-dipolo disminuye al aumentar la temperatura.
Tipos de enlace dipolo-dipolo
Los enlaces entre dipolos permanentes ocurren entre moléculas que tienen un
momento dipolar intrínseco; esto habitualmente se puede relacionar con una
diferencia de electronegatividad. Por otro lado, los átomos y las moléculas
apolares, que no tienen un momento dipolar permanente, son polarizables, esto
es, pueden formar dipolos eléctricos como reacción a un campo eléctrico
cercano. El enlace entre un átomo o molécula apolar y una molécula dipolar se
denomina dipolo permanente-dipolo inducido, y es de alcance aún más corto.
ENLACES PUENTES DE HIDRÓGENO
Un enlace por puente de hidrógeno o enlace de hidrógeno es
la fuerza atractiva entre un átomo electronegativo y un átomo de hidrógeno
unido covalentemente a otro átomo electronegativo. Resulta de la formación de
una fuerza dipolo-dipolo con un átomo de hidrógeno unido a un átomo de
nitrógeno, oxígeno o flúor (de ahí el nombre de "enlace de
hidrógeno", que no debe confundirse con un enlace covalente a átomos de
hidrógeno). La energía de un enlace de hidrógeno (típicamente de 5 a 30 kJ/mol)
es comparable a la de los enlaces covalentes débiles (155 kJ/mol), y un enlace
covalente típico es sólo 20 veces más fuerte que un enlace de hidrógeno
intermolecular. Estos enlaces pueden ocurrir entre moléculas
(intermolecularidad), o entre diferentes partes de una misma molécula
(intramolecularidad).2 El enlace de hidrógeno es una fuerza de van der Waals
dipolo-dipolo fija muy fuerte, pero más débil que el enlace covalente o el enlace
iónico. El enlace de hidrógeno está en algún lugar intermedio entre un enlace
covalente y una simple atracción electrostática intermolecular. Este tipo de
enlace ocurre tanto en moléculas inorgánicas tales como el agua, y en moléculas
orgánicas como el ADN.
El enlace de hidrógeno intermolecular es responsable del
punto de ebullición alto del agua (100°C). Esto es debido al fuerte enlace de
hidrógeno, en contraste a los otros hidruros de calcógenos. El enlace de
hidrógeno intramolecular es responsable parcialmente de la estructura
secundaria, estructura terciaria y estructura cuaternaria de las proteínas y
ácidos nucleicos.