Interacciones secundarias y determinación de la estructura y propiedades de la materia - Sesión 1

Polarización. Es una deformación de una nube de carga electrónica simétrica de un catión y un anión. Es el acto de dividir algo que contiene diferentes opiniones en dos grupos opuestos diferentes. Un enlace iónico se forma por ganancia o pérdida de electrones y como resultado se forman aniones y cationes. Entonces el catión distorsiona la forma de la nube del anión. Esta distorsión de una nube de electrones del ion cargado negativamente por el ion cargado positivamente se llama polarización. Se refiere a la tendencia de la materia a adquirir un momento dipolar eléctrico en un campo eléctrico proporcional al campo aplicado.

En un cristal iónico, el campo eléctrico positivo de un catión atrae la nube electrónica de un anión desde una distancia igual. Polarizabilidad de cationes. El poder de polarización depende de la capacidad de un catión para distorsionar la nube electrónica de un anión. Los cationes con tamaños más pequeños y con altas cargas positivas tienen un alto poder polarizador. Poder polarizador de los aniones. Es una propiedad de ser polarizado por deformación catiónica de la nube electrónica. Su polarizabilidad aumenta con el incremento del tamaño aniónico y la carga negativa. Con esto también crece la característica covalente de la molécula.

Es una medida de la polaridad de una molécula. Se produce cuando los átomos comparten electrones de manera desigual en una molécula. El momento dipolar se produce en una molécula cuando se produce la separación de carga. La separación de carga ocurre cuando la diferencia de electronegatividad entre los átomos es alta. Veámoslo a través de la molécula de cloruro de hidrógeno. El hidrógeno tiene una carga positiva y el cloro tiene una carga negativa. Tienen una alta diferencia de electronegatividad. Debido a esto se crean en él dipolos y podemos medir su momento dipolar. El momento dipolar es una cantidad vectorial representada por µ.

Es igual a la distancia entre las cargas multiplicada por el número de cargas. Su dirección es siempre de un átomo menos electronegativo a un átomo más electronegativo. En las moléculas que tienen un par solitario, la dirección del momento dipolar es hacia el par solitario. El momento dipolar de una molécula no polar es cero. El momento dipolar no es igual a cero para una molécula polar. Moléculas heteroatómicas. El momento dipolar del dióxido de carbono es cero porque el efecto de la polaridad del oxígeno de un lado se cancela por un segundo del oxígeno del otro lado. Por lo tanto se vuelve no polar.

Amoníaco. Sabemos que el amoníaco tiene un par solitario y tres pares de enlaces. La polaridad del par solitario está en la dirección del par solitario. Mientras tanto, entre el hidrógeno y el nitrógeno, el nitrógeno es más electronegativo. Por lo tanto, la dirección de la polaridad es hacia el nitrógeno. Entonces el amoniaco se convierte en una molécula altamente polar. Tiene carga negativa parcial en el nitrógeno y cargas positivas parciales en tres átomos de hidrógeno. Tetracloruro de carbono. El tetracloruro de carbono es una molécula no polar. Esto se debe a que la polaridad de los enlaces cloro-carbono se cancelan entre sí.

Cloruro de berilio. El berilio tiene una electronegatividad de 1,57. El cloro tiene una electronegatividad de 3,16. Como el cloro es más electronegativo, la dirección de la polaridad es hacia el cloro. Tiene enlaces polares pero la molécula en general es no polar. El efecto de la polaridad de un lado del cloro se anula por el segundo lado del cloro. Entonces tiene momento dipolar cero.

Interacción ion-dipolo. Los iones son átomos o moléculas que tienen una carga neta. Por ejemplo, cuando el cloro gana un electrón, se convierte en un ion cloruro. Es un ion porque ahora tiene una carga neta negativa. De manera similar, cuando el sodio pierde un electrón, obtiene una carga positiva y se convierte en un ion. ¿Cuál es la diferencia entre eso y un dipolo? En el dipolo, la carga se separa en diferentes extremos de las moléculas dando como resultado un extremo parcialmente positivo y un extremo parcialmente negativo. El agua es una molécula muy polar que tiene oxígeno que es bastante electronegativo y está unido covalentemente a dos átomos de hidrógeno. Por lo tanto, los electrones pasan más tiempo alrededor del oxígeno que alrededor del hidrógeno.

En la interacción de iones y dipolos, las fuerzas de Coulomb son un factor importante. La parte negativa parcial de un dipolo sería atraída por un ion cargado positivamente. De manera similar, en un anión cloruro, el ion negativo será atraído al extremo parcialmente positivo de la molécula. Esta es una de las razones por las que el cloruro de sodio se disuelve fácilmente en el agua. Estos iones pueden separarse y luego ser atraídos por moléculas de agua polares que tienen dipolos moleculares. Estas fuerzas de interacción son fuerzas de Coulomb, por lo que la fuerza de las cargas importa. Una fuerza ion-dipolo más fuerte necesita tener cargas más fuertes en los iones.

Dipolo-dipolo. Un dipolo es una molécula que tiene polos parcialmente positivos y negativos. En HCl, el cloro es más electronegativo. Entonces, la dirección del dipolo parcial es hacia el cloro, debido a lo cual la nube electrónica se inclina hacia el átomo de cloro. Como resultado, aparece una carga positiva parcial en el hidrógeno y una carga negativa parcial en el cloro. Consideremos dos moléculas de HCl una al lado de la otra. El polo negativo de un HCl atraerá el polo positivo del otro HCl. Esta fuerza de atracción generada entre las dos moléculas se llama fuerza dipolo-dipolo. Generalmente representamos la fuerza dipolo-dipolo con una línea de puntos.

En una molécula de ICl, el átomo de cloro más electronegativo tiene una carga negativa parcial y el yodo tiene una carga positiva parcial. Así, el yodo parcialmente positivo de una molécula de ICl es atraído hacia el cloro parcialmente negativo de otra molécula de ICl. Los enlaces covalentes entre el HCL son muy fuertes. El cloro es más electronegativo, por lo que tiene una carga negativa parcial y el hidrógeno tiene una carga positiva parcial. La dirección del dipolo es del cloro hacia el hidrógeno. El extremo positivo de una molécula es atraído hacia el extremo negativo del segundo HCL y viceversa.

Enlace de hidrógeno. Entre algunas moléculas puede existir una fuerza de atracción llamada enlace de hidrógeno. Estos enlaces son más débiles que los enlaces iónicos o covalentes porque se necesita menos energía para romper este tipo de enlaces. Sin embargo, un gran número de estos enlaces pueden ejercer una fuerza fuerte. Los enlaces de hidrógeno son el resultado de una distribución desigual de carga en una molécula. Se dice que estas moléculas son polares.

Si observamos una molécula de agua podemos ver que el átomo de oxígeno comparte electrones con dos átomos de hidrógeno diferentes. Tienen un total de 8 electrones, 4 compartidos entre el átomo de oxígeno y dos átomos de hidrógeno. Hay otros 4 electrones no compartidos del átomo de oxígeno. Estos están en la capa de valencia, emparejados en dos pares solitarios. Los dos pares solitarios se repelen entre sí y también repelen los pares de enlaces entre los átomos de hidrógeno y los átomos de oxígeno. El oxígeno es altamente electronegativo y, debido a la presencia de un par solitario de electrones, tiene una carga negativa parcial.

Así, una molécula de agua es parcialmente positiva en el lado del hidrógeno y parcialmente negativa en el lado del oxígeno de la molécula, donde están los pares solitarios. El átomo de hidrógeno de una molécula de agua es atraído por el átomo de oxígeno de una molécula de agua vecina. Así es como se produce la unión de hidrógeno en el agua.

Fluoruro de hidrógeno. El fluoruro de hidrógeno se forma mediante enlace covalente entre hidrógeno y flúor. En estos enlaces los átomos en los que comparten electrones. El hidrógeno tiene un electrón mientras que el flúor contiene siete electrones de valencia. Por lo tanto, se necesita un electrón para estabilizarse. Entonces, el hidrógeno tiene una carga positiva parcial, mientras que el átomo de flúor tiene una carga negativa parcial debido a su mayor electronegatividad. De esta manera, cuando el hidrógeno de una molécula es atraído por el flúor de una molécula vecina, se produce un enlace de hidrógeno.