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Dra. Patricia Grimalt
FUERZAS INTERMOLECULARES Fuerzas intramoleculares:
Mantienen unidos a los átomos dentro de una molécula.
Son las que hay que vencer para producir un cambio químico.
Determinan las propiedades químicas de un compuesto.
Fuerzas intermoleculares: Se dan entre moléculas y no involucran la formación de enlaces químicos.
Las fuerzas atractivas son de origen electrostático.
Son débiles. Determinan las propiedades físicas de un compuesto (PF, PE, T. superficial, densidad, estado de agregación, etc.
Fuerzas intermoleculares
La existencia de las fuerzas intermoleculares se refleja en la existencia de materia condensada (estados de agregación líquido y sólido).
FUERZAS INTERMOLECULARES
Fuerzas ión‐ión Se establecen entre iones de igual o distinta carga: Los iones con cargas de signo opuesto se atraen. Los iones con cargas del mismo signo se repelen.
La magnitud de la fuerza electrostática viene definida por la ley de Coulomb y es directamente proporcional a la magnitud de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa.
Con frecuencia, este tipo de interacción recibe el nombre de puente salino. Son frecuentes entre una enzima y su sustrato, entre los aminoácidos de una proteína o entre los ácidos nucleicos y las proteínas.
Fuerzas ión‐dipolo Se establecen entre un ión y una molécula polar.
Por ejemplo, la disolución en agua del NaCl por la atracción que existe entre los iones Na+ y Cl‐ y los correspondientes polos con carga opuesta de la molécula de agua. Esta solvatación de los iones es capaz de vencer las fuerzas que los mantienen juntos en el estado sólido.
La capa de agua de hidratación que se forma en torno a ciertas proteínas y que resulta tan importante para su función también se forma gracias a estas interacciones.
Fuerzas ión‐dipolo inducido Tienen lugar entre un ión y una molécula apolar
La proximidad del ión provoca una distorsión en la nube electrónica de la molécula apolar que convierte (de modo transitorio) en una molécula polarizada. En este momento se produce una atracción entre el ión y la molécula polarizada.
Un ejemplo de esta interacción es la interacción entre el ión Fe++ de la hemoglobina y la molécula de O2, que es apolar. Esta interacción es la que permite la unión reversible del O2 a la hemoglobina y el transporte de O2 desde los pulmones hacia los tejidos
Fuerzas de Van der Waals
Cuando las moléculas se encuentran a una distancia moderada, se atraen entre sí pero, cuando sus nubes electrónicas empiezan a solaparse, las moléculas se repelen con fuerza.
El término "fuerzas de van der Waals" engloba a las fuerzas de atracción entre las moléculas.
Son fuerzas de atracción débiles que se establecen entre moléculas eléctricamente neutras (tanto polares como no polares), pero son muy numerosas y desempeñan un papel fundamental en multitud de procesos biológicos.
Incluyen: Fuerzas dipolo‐dipolo (puentes H).) Fuerzas dipolo‐dipolo inducido. Fuerzas dipolo instantáneo‐dipolo inducido (fuerzas de dispersión o fuerzas de London).
FUERZAS DIPOLO‐DIPOLO *Las moléculas polares se atraen cuando el extremo positivo de una de ellas está cerca del negativo de otra.
* Se establecen atracciones cuya intensidad depende de la carga de su dipolo (ley de Coulomb)
En los líquidos, las moléculas están en libertad de moverse, pueden encontrarse en orientaciones atractivas o repulsivas. En los sólidos, predominan las atractivas.
Fuerzas dipolo‐dipolo
dipolo
interacción dipolo‐dipolo
Un ejemplo particularmente interesante de las son los puentes de hidrógeno.
Puentes hidrógeno La unión se establece entre el oxígeno de una molécula de agua y el hidrógeno de otra molécula de agua.
Cada molécula de agua es capaz de formar 4 puentes de hidrógeno: ‐elevado punto de ebullición (es necesario romper gran cantidad de puentes de hidrógeno para que una molécula pase al estado gaseoso. ‐son los responsables de que exista el agua líquida a temperatura ambiente.
Puentes hidrógeno
Puentes hidrógeno
Las dos hebras del DNA se mantienen unidas mediante los puentes de hidrógeno que se forman entre las bases nitrogenadas.
En las hélices alfa de las proteínas se forman puentes de hidrógeno entre los enlaces peptídicos de aminoácidos.
Fuerzas dipolo‐dipolo inducido Tienen lugar entre una molécula polar y una molécula apolar: la carga de una molécula polar (dipolo) provoca una distorsión en la nube electrónica de la molécula apolar y la convierte (transitoriamente), en un dipolo. En este momento se establece una fuerza de atracción entre las moléculas.
Gracias a esta interacción, gases apolares como el O2, el N2 o el CO2 se pueden disolver en agua.
Las moléculas no polares parecen no tener posibilidad de mostrar fuerzas de atracción entre ellas.
Sin embargo, los gases pueden licuarse, de tal manera que alguna fuerza de atracción debe haber.
FUERZAS DE DISPERSIÓN DE LONDON
Se presenta, básicamente, entre moléculas no polares (únicas fuerzas en las no polares).
Al acercarse dos moléculas se origina una distorsión de la nube de electrones en ambas, generándose dipolos transitorios.
La intensidad de la fuerza depende de la cantidad de e‐ de la molécula.
Se habla de un Dipolo inducido – Dipolo inducido
A MAYOR CANTIDAD DE ELECTRONES EN LA
MOLÉCULA
MAYOR POLARIZABILIDAD DE LA MOLÉCULA
MAYOR FUERZA DE
LONDON
Moléculas o iones interactuantes
¿Participan moléculas polares? ¿Participan
iones?
¿están presentes moléculas polares y
tb iones?
NO SI
Sólo fuerzas de London
Ej. Ar (l) I2 (s)
Fuerzas dipolo-dipolo
Ej: H2S (l) CH3Cl (l)
Puente de H Ej: H2O (l) y (s)
NH3 y HF
NO
NO SI
Fuerzas ión- dipolo
Ej: KBr en H2O
Hay átomos de H unidos a átomos de N, F, O
SI
La intensidad de las fuerzas depende de la polaridad de la molécula (mayor carga, mayor fuerza) y de la polarizabilidad de su nube electrónica (mayor cantidad de e‐, mayor fuerza).
Las fuerzas intermoleculares no son excluyentes entre sí: Las fuerzas de London están presentes en todas las moléculas.
Las fuerzas dipolo‐dipolo se suman a las de London. Los puentes de H se suman a las de London. NINGUNA de estas fuerzas es más intensa que los enlaces iónicos o covalentes.
RESUMIENDO
FUERZA OCURRE ENTRE CARACTERÍSTICAS
EJEMPLOS
IÓN‐IÓN (puente salino)
iones de igual o distinta carga: atracción o repulsión.
Ley de Coulomb Enzimas y sustrato.
Aac y proteínas
ión‐dipolo Ión + molécula polar Solvatación Agua de hidratación
NaCl + H2O Proteínas+ H2O
Ión‐dipolo inducido
Ión+ molécula no polar
Ión distorsiona nube electrónica, e induce dipolo transitorio
Unión del O2 al Fe de la hemoglobina.
Hidrofóbicas Molécula lipídica + agua
Asociación de moléculas
hidrofóbicas (minimiza contacto
con agua).
Bicapa lipídica. Micelas.
Aac dentro de proteína globulares.
Van der Waals a) Puente H
Entre moléculas polares
Interaccionan los polos (+) de una
molécula, con los (–) de otra.
H2O, FH, NH3.
b) dipolo‐dipolo inducido
Molécula polar + molécula no polar
La carga de la molécula polar
induce un dipolo en molécula no polar.
Disolución de gases (O2, N2, CO2) en
agua.
c) Dipolo instantáneo‐dipolo inducido (Fuerzas de
Moléculas no polares Formación de un dipolo instant. en una
Gases nobles en estado líquido, o
licuarse como O2 y