4. Sustancias moleculares

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Pre-conocimiento

 

Imagen de Michel Mañas, CC

Como ya sabes, las sustancias moleculares, están formadas por moléculas, en las que varios átomos se unen entre sí por enlaces covalentes. Las moléculas se unen entre sí por fuerzas intermoleculares, que como ya has visto, pueden ser:

  • Enlace por puentes de hidrógeno.
  • Fuerzas de Van der Waals, que pueden ser de dos tipos:
    • Interaciones dipolares.
    • Fuerzas dispersivas.

Imagen de Jurii, Creative commons

ESTADOS DE AGREGACIÓN.

Al ser las fuerzas intermoleculares, relativamente pequeñas, en general las sustancias moleculares son gaseosas a temperatura ambiente y sólo en aquellos casos en que las fuerzas intermoleculares son más intensas, se encuentran en estado líquido o gaseoso.

En cualquier caso, los punto de fusión y ebullición son relativamente bajos y pueden explicarse teniendo en cuenta las fuerzas intermoleculares.

  • Enlace por puentes de hidrógeno: aparecen cuando la molécula tiene átomos de hidrógeno unidos mediante enlace covalente a átomos de flúor, oxígeno o nitrógeno. Las sustancias que presentan enlaces por puentes de hidrógeno, tienen unos puntos de fusión y ebullición especialmente elevados.
  • Fuerzas de Van der Waals: Estas débiles fuerzas de interacción entre las moléculas también logran elevar los puntos de fusión y ebullición de las sustancias, pueden ser de dos tipos:
    • Interacciónes dipolares: que aumentan al aumentar la polaridad de la molécula.
    • Fuerzas dispersivas: que aumentan con la masa molecular de la sustancia.

Las fuerzas dispersivas se dan siempre, y si además las moléculas son polares, habrá también interacciones dipolares.

 

Por tanto, podemos decir en sentido general que las sustancias moleculares tienen bajos puntos de fusión y ebullición, por lo que se encuentran en estado gaseoso, pero a medida que las fuerzas intermoleculares son importantes, se encontrarán en estado líquido o gaseoso.

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AV - Reflexión

Te dicen que los puntos de ebullición de dos hidrocarburos son -89 ºC y -42 ºC. Sabes que se trata de etano (CH3-CH3) y propano (CH3-CH2-CH3), pero no sabés qué valor corresponde a cada uno. Haz una asignación razonada de puntos de ebullición.
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AV - Pregunta de Elección Múltiple

Como acabas de ver, el propano tiene un punto de ebullición de -42 ºC. ¿Qué valor de entre los siguientes podrá corresponder al etanol (CH3-CH2OH)?
  
-48 ºC
-2 ºC
78 ºC

AV - Pregunta Verdadero-Falso



Para fundir hielo hace falta romper enlaces O-H en la molécula de agua.

Verdadero Falso


Entre moléculas de amoniaco solamente hay fuerzas dispersivas.

Verdadero Falso


El bromo (Br2) es líquido a temperatura ambiente. Luego el cloro (Cl2) no puede encontrarse en estado sólido a 20 ºC.

Verdadero Falso

DUREZA Y FRAGILIDAD.

Como las fuerzas de interacción entre las moléculas, son débiles, las sustancias moléculas, cuando son sólidas son blandas (es fácil arrancar unas cuantas moléculas unidas mediante fuerzas intermoleculares). No son frágiles, son moldeables, pues desplazar una molécula es muy fácil, habría que vencer sólo las fuerzas intermoleculares, que en una nueva posición, podrían volver a formarse.

SOLUBILIDAD.

Aplicando el principio: "Semejante disuelve a semejante, las sustancias moleculares polares, serán solubles en disolventes polares, como el agua. Por el contrario las sustancias apolares no son solubles en disolventes polares y sí lo serán en disolventes apolares.

En las siguientes animaciones puedes observar cómo interacciónan con el agua (disolvente polar) con una sustancia no polar, a la izquierda, y otra polar, a la derecha.

  • Sustancia no polar: si la molécula es apolar, no tiene interacción alguna con el agua, por lo que las moléculas se ordenan por su densidad, resultando dos fases no miscibles, donde el líquido de mayor densidad se sitúa más abajo y el de menor densidad en la parte superior.
  • Sustancia polar: cuando la sustancia a disolver es polar, las moléculas de agua interaccionan con las moléculas de la sustancia a disolver, arrancándolas, quedando las moléculas de agua unidas a las de la sustancia. Puede observarse que como la molécula, aunque polar, es neutra, la disolución resultante no conduce la corriente eléctrica, como sí ocurre en los compuestos iónicos.
Sustancia apolar
 Sustancia polar


 Simulaciones del Proyecto Tiger, Uso educativo

 

CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA.

Como no tienen carga eléctrica neta, no conducen la corriente eléctrica en ningún estado.

Sin embargo, algunas sustancias moleculares producen iones cuando se disuelven en agua, y en ese caso la disolución formada sí conduce la electricidad: es el caso del HCl, que en agua forma iones Cl- y H3O+ . Estas sustancias reciben el nombre de electrolitos.

HCl + H2O → Cl- + H3O+

 

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AV - Reflexión

El punto de ebullición del agua es de 100ºC, mientras que el del etanol (CH3-CH2OH) es de 78 ºC.  Compara la intensidad de los puentes de hidrógeno en ambas sustancias.