Covalentes No Polares y Polares (página 2)

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que la capacidad de esta envoltura es de dos electrones,
cada átomo
hidrógeno 'querrá' recoger un
segundo electrón. En un esfuerzo por recoger un segundo
electrón, el átomo de hidrógeno
reaccionará con átomos H vecinos para formar el
compuesto H2. Ya que el compuesto de hidrógeno
es una combinación de átomos igualados, los
átomos compartirán cada uno de sus electrones
individuales, formando así un enlace covalente. De esta
manera, ambos átomos comparten la estabilidad de una
envoltura de valencia.

Enlaces Polares y No-Polares, En realidad, hay dos
subtipos de enlaces covalentes. La molécula H2 es un buen
ejemplo del primer tipo de enlace covalente el enlace no polar.
Ya que ambos átomos en la molécula H2 tienen una
igual atracción (o afinidad) hacia los electrones, los
electrones que se enlazan son igualmente compartidos por los
dosátomos, y se forma un enlace covalente no polar.
Siempre que dos átomos del mismo elemento se enlazan, se
forma un enlace no polar.

Un enlace polar se forma cuando los electrones son
desigualmente compartidos entre dos átomos. Los enlaces
polares covalentes ocurren porque un átomo tiene una mayor
afinidad hacia los electrones que el otro (sin embargo, no tanta
como para empujar completamente los electrones y formar un
ión). En un enlace polar covalente, los electrones que se
enlazan pasarán un mayor tiempo
alrededor del átomo que tiene la mayor afinidad hacia los
electrones. Un buen ejemplo del enlace polar covalente es el
enlace hidrógeno – oxígeno
en la molécula de agua.

Molecule-H2O spanish caption2 Las moléculas de
agua contienen dos átomos de hidrógeno (dibujados
en rojo) enlazados a un átomo de oxígeno (en azul).
El oxígeno, con seis electrones de valencia, necesita dos
electrones adicionales para completar su envoltura de valencia.
Cada hidrógeno contiene un electrón. Por
consiguiente el oxígeno comparte los electrones de dos
átomos de hidrógeno para completar su propia
envoltura de valencia, y en cambio,
comparte dos de sus propios electrones con cada hidrógeno,
completando la envoltura de valencia H.

¿Qué es polaridad y momento
dipolar?

La polaridad química
o sólo polaridad: es una propiedad de
las químicas y físicas como la punto de fusión,
punto de ebullición, fuerza
intermolecular, etc.

Al formarse una molécula de forma covalente el
par de electrones tiende a desplazarse hacia el átomo que
tiene mayor carga nuclear (más número de protones).
Esto origina una densidad de carga
desigual entre los núcleos que forman el enlace (se forma
un dipolo eléctrico). El enlace es más polar cuanto
mayor sea la diferencia entre electronegatividades de los
átomos que se enlazan; así pues dos átomos
iguales atraerán al par de electrones covalente con la
misma fuerza (establecida por la Ley de Coulomb) y
los electrones permanecerán en el centro haciendo que el
enlace sea apolar.

Pero un enlace polar no requiere siempre una
molécula polar, para averiguar si una molécula es
polar hay que atender a la cantidad de enlaces polares y la
estructura de
la molécula. Para ello es necesario determinar un
parámetro físico llamado momento dipolar
eléctrico del producto de la
carga q por la distancia que las separa d, cuya dirección es la recta que las une, y cuyo
sentido va de la carga negativa a la positiva. Esta magnitud es,
por tanto, un vector; y la polaridad será la suma
vectorial de los momentos dipolares de los enlaces.

De esta manera una molécula que sólo
contiene enlaces apolares es siempre apolar, ya que los momentos
dipolares de sus enlaces son nulos. En moléculas
diatómicas son apolares las moléculas formadas por
un solo elemento o elementos con diferencia de
electronegatividad muy reducida. Serán
también apolares las moléculas simétricas
por el mismo motivo. El agua, por ejemplo,
es una molécula fuertemente polar ya que los momentos
dipolares de los enlaces dispuestos en V se suman ofreciendo una
densidad de carga negativa en el oxígeno y dejando los
hidrógenos casi sin electrones.

La polaridad es una característica muy importante
ya que puede ayudarnos a reconocer moléculas (por ejemplo
a diferenciar el trans-dicloroetano que es apolar y el
cis-dicloroetano que es fuertemente polar). También es
importante en disoluciones ya que un disolvente polar solo
disuelve otras sustancias polares y un disolvente apolar solo
disuelve sustancias apolares ("Semejante disuelve a semejante").
Por último la polaridad influye en el estado de
agregación de las sustancias así como en termodinámica, ya que las moléculas
polares ofrecen fuerzas intermoleculares (llamadas fuerzas de
atracción dipolo-dipolo) además de las fuerzas de
dispersión o fuerza de London.

Momento
dipolar: Se define como momento dipolar
químico (μ) a la medida de la intensidad de la fuerza
de atracción entre dos átomos, es la
expresión de la asimetría de la carga
eléctrica. Está definido como el producto entre la
distancia d que separa a las cargas (longitud del enlace) y el
valor de las
cargas iguales y opuestas en un enlace
químico:

Usualmente se encuentra expresado en Debies (1 D = 1 A .
1 ues). El valor de q puede interpretarse como el grado de
compartición de la carga, es decir, según las
diferencias de electronegatividad, que porcentaje (100q) de la
carga compartida por el enlace covalente está desplazada
hacia la carga en cuestión. Dicho de otro modo, q
representa que parte de 1 electrón está siendo
"sentida" de más o de menos por las cargas en
cuestión.

¿Qué es el efecto
inductivo?

En carga a través de una cadena de átomos
en una electrostática (principalmente,
definición de la IUPAC) o por la presencia de un medio
polar (e. i. dinámico). El efecto polar neto ejercido por
un sustituyente es una combinación de este efecto
inductivo y el efecto mesomérico.

¿Qué es una molécula
polar?

Es polar aquella distribución de las carácter dipolar de ciertas
moléculas depende de la presencia de enlaces polares en su
estructura, aunque pueden existir moléculas con enlaces
polares pero que sin embargo no tengan momento dipolar neto
debido a una distribución simétrica de las cargas,
caso del metano. Es
necesaria cierta asimetría para que los componentes de los
momentos dipolares generadas en cada uno de los enlaces polares
no se cancelen y por ende exista polaridad. El carácter
polar de una molécula, es medido por el momento
dipolar, el cual es igual a la suma de cada uno de los
momentos dipolares originados en cada uno de los enlaces polares
de la molécula.

Las moléculas polares se disuelven
fácilmente en disolventes polares y no lo hacen sin
embargo en disolventes no polares. El disolvente polar por
excelencia es el agua,
así que las sustancias polares son hidrosolubles o
hidrófilas, mientras las no polares son
hidrófobas.

La polaridad eléctrica es un factor esencial de
la
organización de las moléculas biológicas
en estructuras
supramoleculares, como las membranas de bicapa, estructuradas por
moléculas de lípidos que tienen una parte
polar y otra no polar (moléculas
anfipáticas).

4.
Punto de ebullición y fusión
de las moléculas polares y no polares

El punto de ebullición de un temperatura
que debe alcanzar éste para pasar del estado
líquido al estado proceso
inverso se denomina punto de condensación. La
definición exacta del punto de ebullición es la
temperatura a la cual la presión
atmosférica. Por ejemplo, a nivel del mar la
presión atmosférica es de 1 atm. o 760 mmHg, el punto de
ebullición del agua a esta presión será de
100°C porque a esa temperatura la presión de vapor
alcanza una presión de 1 atm.

La temperatura de una sustancia o cuerpo es una medida de la
moléculas. A temperaturas inferiores al punto de
ebullición, sólo una pequeña fracción
de las moléculas en la superficie tiene energía
suficiente para romper la tensión superficial y
escapar.

Al llegar al punto de ebullición la
mayoría de las moléculas es capaz de escapar desde
todas partes del cuerpo, no solo la superficie. Sin embargo, para
la creación de burbujas

en todo el volumen del
líquido se necesitan imperfecciones o movimiento,
precisamente por el fenómeno de la tensión
superficial.

La temperatura se mantiene constante durante todo el
proceso de ebullición, y el aporte de más
energía sólo produce que aumente el número
de moléculas que escapan del líquido. Este hecho se
aprovecha en la definición de la escala de
temperatura en grados centígrados.

Un líquido puede calentarse pasado su punto de
ebullición. En ese caso se dice que es un
líquido sobrecalentado. En un líquido
súpercalentado, una pequeña perturbación
provocará una ebullición explosiva. Esto puede
ocurrir, por ejemplo, al calentar agua en un recipiente liso (por
ejemplo microondas. Al
echar azúcar
en esta agua sobrecalentada, el contenido completo puede ebullir
en la cara del usuario, causando quemaduras.

El punto de ebullición depende de la masa molecular
de la sustancia y de el tipo de las fuerzas intermoleculares de
esta sustancia. Para ello se debe determinar si la sustancia es
covalente polar, covalente no polar, y determinar el tipo de
enlaces (dipolo inducido – puentes de
hidrógeno)

En el agua, el punto de ebullición se alcanza cuando la
presión atmosférica se iguala a la presión
de vapor, generando ebullición

El punto de fusión es
la estado sólido y el equilibrio
térmico, a una presión de 1 atmósfera.

Por lo tanto, el punto de fusión no es el
pasaje sino el punto de equilibrio entre los
estados sólido y líquido de una sustancia dada. Al
pasaje se lo conoce como derretimiento.

En la mayoría de las sustancias, el punto de
fusión y de congelación, son iguales. Pero
esto no siempre es así: por ejemplo, el agar se derrite a
los 85 °C (185 °F) y se solidifica a partir de los 31
°C a 40 °C (87.8 °F a 104 °F); este proceso se
conoce como histéresis.

5.
Que son fuerza de Van Der Waals

Las fuerzas de Van Der Waals son fuerzas de
estabilización enlace químico no covalente en
el que participan dos tipos de fuerzas o interacciones, las
fuerzas de dispersión (que son fuerzas de
atracción) y las fuerzas de
repulsión entre las capas
electrónicas de 2 átomos contiguos.

Fuerzas de dispersión

Todos los dipolos debidos al giro de los torno al
núcleo (véase átomo). La presencia de este
dipolo transitorio hace que los átomos contiguos
también se polaricen, de tal manera que se producen
pequeñas fuerzas de atracción electrostática
entre los dipolos que forman todos los átomos. Lo que se
denomina la relación dipolo instantáneo – dipolo
inducido.

Imagen:vander1.jpg

2. Repulsión electrostática

A estas fuerzas de dispersión se opone la
repulsión electrostática entre las capas
electrónicas de dos átomos contiguos.

La resultante de estas fuerzas opuestas es una distancia
mínima permitida entre los núcleos de dos
átomos contiguos. Distancia que se conoce como
radio de van der Waals.

Es ésta una fuerza muy importante en biología, porque es
uno de los enlaces no covalentes que estabilizan la
conformación de las proteínas.

La energía del enlace de van der Waals
es de 1 a 2 kcal/mol.

Las fuerzas de van der Waals conforman el tipo
más débil de fuerza intermolecular que puede darse
en la naturaleza,
necesitándose un aporte energético de 0,1 a 35
kJ/mol para romper dicha interacción. Distinguimos tres clases de
enlace de van der Waals:

Orientación: interacción dipolo
permanente-dipolo permanente. Tienen lugar entre
moléculas polares como el HCl por ejemplo,
produciéndose una atracción eléctrica
entre polos opuestos de moléculas contiguas, pero no
así el solapamiento de los átomos interactuantes
al ser de mayor tamaño que en el puente de
hidrógeno.(Recordemos que el solapamiento sólo se
produce en el enlace de hidrógeno, donde el N, el O y el
F son especies más pequeñas). Cuanto mayor sea la
polaridad de la molécula (diferencia de
electronegatividad entre los átomos que la forman),
más fuerte será la interacción.

Inducción: interacción dipolo
permanente-dipolo inducido. Se produce entre una
molécula polar y otra apolar. En este tipo de
interacción, el dipolo permanente de la molécula
polar provoca una deformación en la nube electrónica de la molécula apolar
que se aproxima (el polo negativo de la molécula polar
induce el desplazamiento de lo electrones de la molécula
polar hacia el polo opuesto, apareciendo un dipolo). De este
modo, se establece una atracción eléctrica entre
polos opuestos.

Este tipo de enlace también se conoce como
polarización, siendo tanto más intenso cuanto mayor
sea la polarización de la molécula apolar. La
intensidad de este fenómeno dependerá de la mayor o
menor polaridad (diferencia de electronegatividad entre los
átomos que forman la molécula polarizante; la
polar) así como del tamaño de la

molécula polarizada (a mayor número de
electrones, más desigualdad de disposición puede
existir).

Dispersión (Fuerzas de London): dipolo
instantáneo-dipolo instantáneo. Aparecen en todos
los compuestos moleculares, siendo la única fuerza
intermolecular que aparece entre moléculas apolares. Se
produce por la aparición de una distribución
asimétrica de la carga en una molécula (dado el
movimiento continuo de los electrones). Este fenómeno
induce la aparición de un dipolo instantáneo en
la molécula que se aproxima, estableciéndose una
interacción muy débil e
instantánea.

La intensidad de esta interacción depende del
tamaño de la molécula (a mayor número de
electrones, mayor posibilidad de la aparición de un dipolo
instantáneo).

6.
Formación de puentes de
hidrogeno

Los puentes de hidrógeno son enlaces débiles que
atraen moléculas de agua una con otra o con otros grupos.

Un efecto de la polaridad es la formación de
puentes de hidrógeno, enlaces débiles entre
átomos polarizados positiva y negativamente en diferentes
moléculas. El agua es muy polar, y las moléculas de
agua forman puentes de hidrógeno con muchas
moléculas biológicas, dándoles, dando como
resultado la solubilidad.

Los puentes de hidrógeno generalmente se producen
por la atracción electrostática entre átomos
electronegativos (como el O o el N) y un átomo de
hidrógeno está unido covalentemente a un segundo
átomo electronegativo (como el O o el N). Por
ejemplo:

	-O-H O-H (agua – atracción del agua)
	-N-H O=C- (en aun proteína)
	-O-H O=C (entre el agua y el azúcar)

Los puentes de hidrógeno en los ejemplos de arriba,
están indicados por lineas de puntos. No todas las
valencias son mostradas

Animación: puente de hidrógeno

La animación muestra a
moléculas de agua y su habilidad para formar puentes de
hidrógeno.

¿Qué
es solvatación? Como es el proceso de disolver una
sustancia polar en un solvente polar

Solvatación

La solvatación es el proceso de
interacción entre las moléculas de un solvente y
las de un soluto formando agregados.
Algunos de estos agregados son estables y tienen un número
determinado de moléculas de solvente y otras
no.

Soluciones en agua

Cuando el solvente es el agua, al proceso se le llama
hidratación. Cualquier soluto covalente polar puede
interactuar con solventes polares. Cuando un cristal de un
compuesto iónico como el fuerza de atracción entre
las moléculas de agua y los iones superficiales del
cloruro de sodio es suficientemente intensa para causar que los
iones abandonen sus posiciones en el cristal y que se muevan a
situarse entre moléculas de agua, a tal proceso se le
llama solvatación de ambos iones. La naturaleza polar de
las moléculas de agua es importante cuando se usa como
solvente. El agua disuelve con facilidad a muchos compuestos
iónicos debido a la hidratación de los iones. Un
ion hidratado es un agregado formado por un ion y una o
más moléculas de agua.

Ejemplo:

$begin{matrix} CuCl_2 bullet 4H_2O ; xrightarrow[{Delta}_{(calor)}]{qquad qquad qquad} ; CuCl_2 + 4H_2O \ text{cloruro de cobre(II) tetrahidratado} qquad qquad text{cloruro de cobre(II) anhidro + agua} end{matrix} ,!$

Otros ejemplos de hidratos son:

cloruro de magnesio(II)
hexahidratado.

sulfato de
cobre(II) pentahidratado.

sulfato de calcio dihidratado
o yeso.

El sulfato de cobre(II)
pentahidratado de color azul, al
calentarlo se deshidrata formando el sulfato de cobre(II)
anhídro que es color blanco.

Unión POLAR

En este tipo de unión química, las
moléculas presentan una distribución

NO UNIFORME de carga eléctrica.

H-Cl

Los dos átomos comparten un par de electrones,
pero como sus electronegatividades son diferentes (cloro= 3,
hidrógeno= 2,1) el par electrónico está
desigualmente atraido, y se encuentra más próximo
al cloro que al hidrógeno. El cloro adquiere cierta carga
negativa, al mismo tiempo que el hidrógeno cierta carga
positiva, hecho que se indica colocando las letras d+ y d- sobre
los símbolos de los elementos

Si el enlace se da entre dos átomos diferentes,
los electrones de enlace son atraídos de modo diferente
por los dos núcleos y la molécula presenta una zona
de carga negativa sobre el átomo que los atrae más
fuertemente y una zona cargada positivamente sobre el
otro.

Se forma, entonces, un dipolo (las dos cargas
eléctricas (+ y -) en una distancia muy pequeña) y
la molécula recibe el nombre de "polar".

¿Qué es
simetría? Cómo influye la simetría de las
moléculas en su punto de
ebullición

Simetría en química

En química la simetría geométrica de las
moléculas es muy importante, ya que permite clasificar las
moléculas. Además propiedades como su momento
dipolar y las transiciones espectroscópicas permitidas
(basadas en reglas de selección
como la regla de Laporte) pueden predecirse o ser explicadas a
partir de la simetría de la molécula. Las
simetrías que aparecen en química están
asociadas a grupos finitos de concreto son
grupos puntuales de transformaciones de
isometría.

Ejemplo:

Una rotación en el espacio euclídeo es
una isometría del espacio euclídeo
tridimensional.
El operador de evolución temporal , que describe el movimiento de un
sólido rígido S es un grupo
uniparamétrico de isometrías del espacio
euclídeo tridimensional.
Cada operador unitario $hat{mathbf{U}}_t = exp(ihat{mathbf{H}}t/hbar)$ que
da la evolución de un sistema
cuántico cuyo hamiltoniano es es una isometría sobre un
espacio
de Hilbert de dimensión infinita.

Conclusión

Las moléculas polares se disuelven
fácilmente en disolventes polares y no lo hacen sin
embargo en disolventes no polares. El disolvente polar por
excelencia es el agua, así que las sustancias polares son
hidrosolubles o hidrófilas, mientras las no polares son
hidrófobas.

En el efecto inductivo es entonces, el efecto de un
sustitúyete debido a la polarización permanente de
un enlace; es decir, si en una molécula establece un
dipolo, su acción
se transmite a través de la cadena carbonada. Se
representa con una fecha cuya punta va dirigida hacia el
átomo más electronegativo