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Clave: 10

Fuerzas Intermoleculares Y Solubilidad No. Del experimento: 4

Profesora: Yolanda Josefina Castells García Alumna: Pallares Aguirre Clarissa Grupo: 20 Fecha: 30-Agosto-2011

FUERZAS INTERMOLECULARES Y SOLUBILIDAD Objetivo: Poder identificar si una sustancia es soluble en otra, respecto a las fuerzas intermoleculares que en ellas actúan.

Problema: ¿Cuándo es posible disolver una sustancia en otra?

Hipótesis: Si conocemos las características de las diferentes fuerzas intermoleculares y las relacionamos con las sustancias que tenemos, entonces podremos saber cuáles sustancias se disolverán entre si y cuáles no.

Información teórica Las fuerzas intermoleculares se producen cuando los átomos pueden formar unidades estables llamadas moléculas mediante el compartimiento de electrones. Las principales fuerzas intermoleculares son: El enlace de hidrógeno (antiguamente conocido como puente de hidrógeno): Ocurre cuando un átomo de hidrógeno es enlazado a un átomo fuertemente electronegativo como el nitrógeno, el oxígeno o el flúor. El átomo de hidrógeno posee una carga positiva parcial y puede interactuar con otros átomos electronegativos en otra molécula (nuevamente, con N, O o F). Así mismo, se produce un cierto solapamiento entre el H y el átomo con que se enlaza (N, O o F) dado el pequeño tamaño de estas especies. Por otra parte, cuanto mayor sea la diferencia de electronegatividad entre el H y el átomo interactuante, más fuerte será el enlace Las fuerzas de Van der Waals: También conocidas como fuerzas de dispersión, de London o fuerzas dipolo-transitivas, se presentan en todas las sustancias moleculares. Éstas involucran la atracción entre dipolos temporalmente inducidos en moléculas no polares. Esta polarización puede ser inducida tanto por una molécula polar o por la repulsión de nubes electrónicas con cargas negativas en moléculas no polares. Dipolo – Dipolo: Una atracción dipolo-dipolo es una interacción no covalente entre dos moléculas polares o dos grupos polares de la misma molécula si ésta es grande. Dipolo - Dipolo inducido: Son interacciones que ocurren a nivel de catión-anión, entre distintas moléculas cargadas, y que por lo mismo tenderán a formar una unión electrostática entre los extremos de cargas opuestas debido a la atracción entre ellas. Fuerzas de dispersión de London: Las fuerzas de London se presentan en todas las sustancias moleculares. Son el resultado de la atracción entre los extremos positivo y negativo de dipolos inducidos en moléculas adyacentes. La solubilidad es una medida de la capacidad de una determinada sustancia para disolverse en otra. Puede expresarse en moles por litro, en gramos por litro, o en porcentaje de soluto; en algunas condiciones la solubilidad se puede sobrepasar, denominándose a estas soluciones sobresaturadas. El método preferido para hacer que el soluto se disuelva en esta clase de soluciones es calentar la muestra. La sustancia que se disuelve se denomina soluto y la sustancia donde se disuelve el soluto se llama solvente.

CITAS BIBLIOGRÁFICAS: * Casabo J. Estructura atómica y enlace químico, REVERTE, Barcelona, 1996.

Observaciones: a)

¿Qué tipo de interacción se manifiesta las moléculas de cada disolvente? (Llena la tabla 2.)

TABLA 2. Interacciones entre las moléculas de disolventes puros. Moléculas Tipo de Interacciones CCl4-CCl4 Dipolo-Dipolo inducido Metanol-Metano Dipolo-Dipolo Éter-Éter Dipolo-Dipolo Acetona-Acetona Dipolo-Dipolo Agua-Agua Dipolo-Dipolo b) De acuerdo con lo que anotaste en la tabla anterior, coloca los disolventes en orden decreciente de la fuerza intermolecular que mantiene unidas sus moléculas: Agua > Metanol > Acetona > Éter > Hexano 2.- Prueba la miscibilidad de los diferentes disolventes. Llena la tabla 3, marcando con una cuando dos disolventes resulten ser miscibles y con una cuando no lo sean. TABLA 3. Resultados de miscibilidad al mezclar pares de disolventes

Éter Acetona Éter Metanol CCl4 a)

Metanol

CCl4 x

H2O X X

¿Qué tipo de interacción se manifiesta entre las moléculas de los diferentes disolventes que componen cada una de las mezclas que probaste? (Completa la tabla 4.)

Moléculas Acetona-Éter Acetona-Metanol Acetona-CCl4 Acetona-Agua Éter-Metanol Éter-CCl4 Éter-Agua Metanol-CCl4 Metanol CCl4-Agua

Tipo de interacción Dipolo-Dipolo Dipolo-Dipolo Dipolo-Dipolo inducido Dipolo-Dipolo Dipolo-Dipolo Dipolo-Dipolo inducido Dipolo-Dipolo Dipolo-Dipolo inducido Dipolo-Dipolo Dipolo-Dipolo inducido

3.- En un tubo de ensaye coloca 0.5 mL de agua y posteriormente agrega 0.5 mL de éter. Agita y observa. Adiciona unas gotas de acetona. Agita VIGOROSAMENTE y observa con mucha atención lo que pasa. a) ¿A cuál de las dos fases se integra la acetona? Se integra al Agua b) ¿Cómo puedes explicarlo? Mediante la solubilidad y las fuerzas intermoleculares ya que la acetona es una molécula polar y el agua también lo es, entonces se logran disolver aparte de que forman puentes de hidrógeno entre ellas.

4.- Continúa con la adición de acetona hasta que hayas añadido 2 mL. No olvides agitar VIGOROSAMENTE al final de la adición. Al final observa con mucha atención. a) ¿Qué pasó? Se mezcla la acetona con el éter y el agua formando una sola fase b) ¿Por qué? Porque entre ellas hay una fuerza intermolecular que les permite formar enlaces y de esa manera hay grado de solubilidad entre ellas 5.- Disuelve un cristal (muy pequeño) de yodo en 1 mL de acetona y observa. Repite la operación en otro tubo de ensaye, pero ahora con CCl4. Observa. A este último tubo añádele, mililitro por mililitro, 3 mL totales de acetona. Anota tus observaciones. a) Describe lo que pasó entre el yodo y la acetona: Se disolvió el yodo completamente tomando un color café-rojizo b) ¿Qué tipo de interacción intermolecular se manifiesta entre el yodo y la acetona? Dipolo-Dipolo inducido c) Describe lo que observaste en el tubo que contiene yodo y CCl4: Disolvió al yodo tomando un color violeta d) ¿Qué tipo de interacción intermolecular se presenta entre el yodo y el CCl4? e) Describe lo que observaste en el tubo que contenía yodo y CCl4 al agregar la acetona: Al agregar la acetona tomo un color anaranjado llegando a café. Primero se forman dos fases y luego se incorporan hasta llegar a una solo fase f) ¿Cuál de las dos posibles interacciones predomina y que explicación sugieres para esta observación? Dipolo-Dipolo inducido. Aunque la acetona toma otro tipo de enlace, está mezclándose entre otras dos sustancias que entre ellas existen fuerzas intermoleculares más fuertes g) Después de realizado este experimento, ¿qué opinión tienes acerca de la conocida regla empírica “lo similar disuelve a lo similar”? La regla es muy precisa ya que en este caso es verdad que lo similar disuelve a lo similar por ejemplo una molécula polar se disuelve en disolventes polares 6.- En un tubo de ensaye coloca un pequeño cristal de yodo. Agrega 1 mL de agua e intenta disolver el cristal, agitando vigorosamente. Separa el agua colocándola en otro tubo. A este último, adiciona 1 mL de CCl4. Agita y observa. a) ¿Qué pasó? Se formaron cristales rosas b) ¿Por qué? Por la adición de un CCl4 7.-Disuelve otro cristalito de yodo en un tubo con 1 mL de agua. En otro tubo disuelve una pequeña cantidad de yoduro de potasio, KI. Vierte la disolución de KI al tubo con la disolución de yodo y toma nota de tus observaciones. INFORMACIÓN: la reacción que se lleva a cabo es K+ + I- + I2 K+ + I3a) ¿Qué tipo de interacción es la que da origen a la especie I3-? Dipolo-Dipolo inducido 8.- Al tubo final del punto 6 agrégale una pequeña cantidad de KI y agítalo vigorosamente. a) Describe lo que observaste y explica lo que sucedió en función de fuerzas intermoleculares: 9.- En términos de fuerzas intermoleculares, ¿cuándo es posible disolver una sustancia en otra? Cuando se pueden formar interacciones que sean por lo menos de una fuerza parecida o mayor a las interacciones originales de la sustancia

10.- “Torito” experimental: Coloca 1 mL de agua en un tubo de ensaye y añade un poco de acetilacetonato de hierro (III) (lo que tomes con la punta de una espátula). Anota tus observaciones: a) Ahora agrega 1 mL de éter etílico y registra lo que observaste. Se observan dos fases. El color es anaranjado b) Finalmente, agrega NaCl, agita y anota tus observaciones. Formación de gas Para pensar... 11.- Si las interacciones ion-ion son mucho más fuertes que las interacciones ion-dipolo, ¿por qué muchos compuestos iónicos son solubles en agua? Porque la cantidad de moléculas de agua es mayor C onclusiones E n esta práctica se observó (en términos de fuerzas intermoleculares) qué sustancias se pueden solubilizar o ser miscibles en otras, esto mediante la estructura molecular de cada una de ellas, así determinamos su carácter polar, ya que existe una frase que se aplica a esta cuestión: Lo similar disuelve a lo similar; lo cual se refiere a que una sustancia polar será soluble en otra sustancia polar y las sustancias no polares se disolverán en las no polares

Experimento:

Marca con un * todos los tubos que contengan CCl4, para poder disponer Correctamente de los residuos que se generen con este disolvente.

Analiza la fórmula desarrollada de tetracloruro de carbono, acetona, éter, metanol y Agua y contesta las preguntas.

En un tubo de ensaye coloca 0.5 mL de agua y posteriormente agrega 0.5 mL de éter. Agita y observa. Adiciona unas gotas de acetona. Agita VIGOROSAMENTE y observa con mucha atención lo que pasa.

Continúa con la adición de acetona hasta que hayas añadido 2 mL. No olvides agitar VIGOROSAMENTE al final de la adición. Al final observa con mucha atención.

Disuelve un cristal (muy pequeño) de yodo en 1 mL de acetona y observa. Repite la operación en otro tubo de ensaye, pero ahora con CCl4. Observa. A este último tubo añádele, mililitro por mililitro, 3 mL totales de acetona. Anota tus observaciones.

Coloca 1 mL de agua en un tubo de ensaye y añade un poco de acetilacetonato de hierro (III) (lo que tomes con la punta de una espátula). Anota tus observaciones:

Prueba la miscibilidad de los diferentes disolventes.

En un tubo de ensaye coloca un pequeño cristal de yodo. Agrega 1 mL de agua e intenta disolver el cristal, agitando vigorosamente. Separa el agua colocándola en otro tubo. A este Último, adiciona 1 mL de CCl4. Agita y observa.

Al tubo final del punto 6 agrégale una pequeña cantidad de KI y agítalo vigorosamente.

Disuelve otro cristalito de yodo en un tubo con 1 mL de agua. En otro tubo disuelve una pequeña cantidad de yoduro de potasio, KI. Vierte la disolución de KI al tubo con la disolución de yodo y toma nota de tus observaciones.