Propiedades físicas

y estructura de los

compuestos orgánicos

1

2

2.-Uniones más débiles que las covalentes:

-fuerzas dipolo-dipolo

-dispersión de London

-unión hidrógeno -interacciones π-π

1.-Uniones iónicas

Fuerzas intermoleculares

Dipolo-dipolo

3

atracción atracción

repulsión repulsión

Compuesto Masa Molar (g/mol) Momento Dipolar (D) Punto de ebulli. (K) C3H6 (ciclopropano) 42 0 240 CH3OCH3 (dimetil eter) 46 1.30 248 CH3CN (acetonitrilo) 41 3.9 355

4

Dipolo-dipolo

5

Dipolo-dipolo

¿Por qué el momento dipolar de C-O es menor que C=O?

6

Dipolo-dipolo

Momentos dipolares

7

Dipolo-dipolo

Fuerzas de London, para moléculas no polares

Por la presencia de momentos dipolares instantáneos

Substancia Masa Molar (g/mol) Punto de fusión (°C) Punto de ebullición (°C) Ar 40 −189.4 −185.9 Xe 131 −111.8 −108.1 N2 28 −210 −195.8 O2 32 −218.8 −183.0 F2 38 −219.7 −188.1 I2 254 113.7 184.4 CH4 16 −182.5 −161.5

8

Fuerzas de London

Para sustancias similares, las fuerzas de dispersión de London aumentan al aumentar el tamaño molecular (o el número de átomos) 9

Fuerzas de London

No hay polarización No hay polarización No hay polarización

Dipolo instantáneo En la molécula A

Dipolo instantáneo En el átomo A

Dipolo inducido En el átomo A

Dipolo inducido En LA MOLÉCULA B

10

Fuerzas de London

Aumenta al aumentar el número de átomos en una molécula, aumentan las fuerzas de London Las fuerzas de London aumentan al aumentar el área superficial

Se incrementa la masa y pto ebull.

(b) Se incrementa el area superficial Y el punto de ebullición

11

1.-Las fuerzas de dispersión dependen de la polarizabilidad, el tamaño, y forma de las moléculas. 2.-Decir que son fuerzas débiles es incorrecto. 3.-Pueden ser débiles o muy fuertes, dependiendo del tamaño de la molécula. 4.-Para la mayoría de las moléculas, inclusive aquellas que hacen unión H, las fuerzas de dispersión son las más contribuyentes al enlace intermolecular

Fuerzas de London

Uniones hidrógeno

12

Unión hidrógeno (incorrecto llamarlas

puente hidrógeno)

Comparativamente, la unión H es mas importante para átomos centrales del grupo 16 > >17 > 15 > 12

Pu

nto

de

eb

ulli

ció

n (

C)

Período

13

Unión hidrógeno

Unión hidrógeno

14

Unión hidrógeno

Entre moléculas iguales:

Par libre

Unión hidrógeno

Unión hidrógeno en el metanol

Unión hidrógeno en el amoníaco Unión hidrógeno en el ácido acético

15

Unión hidrógeno

Entre distintas moléculas

16

Unión hidrógeno

17

1.-Las uniones de H intermoleculares incrementan los puntos de ebullición y también de fusión.

2.- Si la unión H es posible entre soluto y solvente, esto aumenta la solubilidad resultando muy soluble o solubilidad total. 3. La unión H causa la pérdida de idealidad en gases y soluciones, apartándose de las leyes clásicas. 4. Cambia los espectros de absorción. 5. Afecta: equilibrios de tautomerización, conformación de moléculas, estructuras 3D, reactividad.

Unión hidrógeno

18

Una molécula que provee un H polar para la unión H, es llamada donora. Una molécula que provee el sitio rico en electrones al cual el H es atraído, se denomina aceptor

Unión hidrógeno

19

Unión hidrógeno

Entre distintas moléculas

20

Interacciones π-π

21

Propiedades físicas y

fuerzas intermoleculares

Variación según el PM en una misma serie homóloga Variación según la simetría / ramificación en una misma familia Variación según la insaturación e igual número de carbonos Variación según la formación de unión hidrógeno

22

Puntos de ebullición

Compuesto Fórmula Punto de ebullición Punto de fusión

pentano CH3(CH2)3CH3 36 ºC –130 ºC

hexano CH3(CH2)4CH3 69 ºC –95 ºC

heptano CH3(CH2)5CH3 98 ºC –91 ºC

octano CH3(CH2)6CH3 126 ºC –57 ºC

nonano CH3(CH2)7CH3 151 ºC –54 ºC

decano CH3(CH2)8CH3 174 ºC –30 ºC

tetrametilbutano (CH3)3C-C(CH3)3 106 ºC +100 ºC

PUNTO DE EBULLICIÓN Y PESO MOLECULAR Propiedades físicas

En una misma familia homóloga lineal, aumentan al aumentar el número de átomos de C

23

PUNTO DE EBULLICIÓN Y PM EN ALCANOS Propiedades físicas

24 24

P.f.

Numero de atomos de C

Puntos de fusión de alcanos no ramificados

Los alcanos con número de átomos de carbono par poseen mayor o casi igual Puntos de fusión que los alcanos con número impar de átomos de C (homólogos inferiores)

Propiedades físicas

25

Punto de fusión Propiedades físicas

26 26

P.e.

Número de átomos de C

cicloalcanos

alcanos

Puntos de ebullición de alcanos no ramificados y cicloalcanos

Propiedades de los alcanos

27

Propiedades físicas

El punto de ebullición se incrementa con el PM en una dada serie

PUNTO DE EBULLICIÓN Y PESO MOLECULAR

Aumentando el área superficial causa un aumento de las fuerzas de London

28

Propiedades físicas

A mayor simetría, menor punto de ebullición

PUNTO DE EBULLICIÓN Y SIMETRÍA

Cuanto mayor es la forma en “barra”, mayor la probabilidad de alinearse y unirse Mayor son las fuerzas de London

La ramificación decrece el punto de ebullición

29

Propiedades físicas PUNTO DE EBULLICIÓN Y MOMENTO DIPOLAR

COMPUESTO PUNTO DE EBULLICIÓN ( C) PUNTO DE FUSIÓN (C) PROPENO -48 -185 PROPINO -23 -102 1-BUTENO -6 -185 1-BUTINO +8 -126

El momento dipolar de los alquinos terminales es mayor que los de los respectivos alquenos. El C sp del alquino (HC≡C-) tiene mas carácter electronegativo que el carbono sp2 (H2CCH-) del alqueno

30

Nombre de

Alcano

Numero

de C

Fórmula

Punto de ebullición

en °C

Estado a temp. ambiente

(20°C)

Punto de

fusión en

°C

Metano 1 C H4 -162 gas -183

Etano 2 C2H6 -89 gas -172

Propano 3 C3H8 -42 gas -188

n-Butano 4 C4H10 0 gas -138

n-Pentano 5 C5H12 36 Liquido -130

n-Hexano 6 C6H14 69 Liquido -95

n-Heptano 7 C7H16 98 Liquido -91

n-Octano 8 C8H18 126 Liquido -57

n-Nonano 9 C9H20 151 Liquido -54

n-Decano 10 C10H22 174 Liquido -30

En una misma serie homóloga (ej. Hidrocarburos lineales) el punto de ebullición y fusión Aumentan al aumentar el número de átomos de carbonos

PUNTO DE EBULLICIÓN Y ESTADO Propiedades físicas

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fluoruro Pto. Eb. (K) alcano Pto. Eb. (K)

CH3F 194.7 CH3CH3 184.5

CH3CH2F 235.9 CH3CH2CH3 231

CH3CH2CH2F 270.5 CH3CH2CH2CH3 272.6

CH3CH2CH2CH2F 305.7 CH3CH2CH2CH2CH3 309.2

CH3CH2CH2CH2CH2F 336 CH3CH2CH2CH2CH2CH3 342.1

CH3CH2CH2CH2CH2CH2F 365 CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3 371.5

Punto de ebullición y fuerzas de dispersión

Igual número de electrones

Una molécula polar no necesariamente tiene mayor punto de ebullición que una no polar!!

PUNTO DE EBULLICIÓN Y FUERZAS DE LONDON ENTRE DOS SERIES

Propiedades físicas

32

PUNTO DE EBULLICIÓN y POLARIDAD Propiedades físicas

33

Compuesto Fórmula Masa molar Punto de ebullición

Punto de fusión

dimetil éter CH3OCH3 46 –24ºC –138ºC

etanol CH3CH2OH 46 78ºC –130ºC

propanol CH3(CH2)2OH 60 98ºC –127ºC

dietil éter (CH3CH2)2O 74 34ºC –116ºC

propil amina CH3(CH2)2NH2 59 48ºC –83ºC

metilaminoetano CH3CH2NHCH3 59 37ºC

trimetilamina (CH3)3N 59 3ºC –117ºC

etilen glicol HOCH2CH2OH 62 197ºC –13ºC

acido acético

CH3CO2H 60 118ºC 17ºC

etilen diamina H2NCH2CH2NH2 60 118ºC 8.5ºC

Puntos de ebullición y unión hidrógeno

A mayor capacidad de formar unión hidrógeno, mayor es el punto de ebullición

PUNTO DE EBULLICIÓN Y UNIÓN HIDRÓGENO Propiedades físicas

34 34

Propiedades de los alcanos

Densidad de los alcanos no ramificados Propiedades físicas

35

EJERCITACIÓN Justfique el orden decreciente observado en las siguientes propiedades físicas De los siguientes compuestos:

p.eb.: 1-pentino>n-pentano>1-penteno : cis-2-buteno>trans-2-buteno : n-hexano>3-metil-pentano>2-metil-pentano >2,3-dimetil-butano>2,2-dimetil-butano

p. Fusión : 1-pentino>n-pentano>1-penteno : trans-2-buteno>cis-2-buteno : n-hexano>2,2-dimetil-butano>2,3-dimetil-butano>2-metil-butano>3-metil-butano

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37

Solubilidad Propiedades físicas

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Solubilidad Propiedades físicas

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Solubilidad Propiedades físicas

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Solubilidad Propiedades físicas

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Solubilidad Propiedades físicas

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Propiedades físicas Solubilidad

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Propiedades físicas Solubilidad

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Solubilidad Propiedades físicas

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Solubilidad Propiedades físicas