Como sabes, la química estudia la estructura y las propiedades de las sustancias, así como sus transformaciones mutuas. Un lugar importante en la caracterización de los compuestos químicos lo ocupa la cuestión de qué tipo de partículas consisten. Pueden ser átomos, iones o moléculas. En los sólidos, entran en los nodos de las redes cristalinas. La estructura molecular tiene un número relativamente pequeño de compuestos en estado sólido, líquido y gaseoso.
En nuestro artículo, daremos ejemplos de sustancias que se caracterizan por redes cristalinas moleculares y también consideraremos varios tipos de interacciones intermoleculares características de sólidos, líquidos y gases.
Por qué necesitas conocer la estructura de los compuestos químicos
En cada rama del conocimiento humano, se puede destacar un grupo de leyes fundamentales en las que se basa el desarrollo ulterior de la ciencia. en Quimica- esta es la teoría de M. V. Lomonosov y J. D alton, explicando la estructura atómica y molecular de la materia. Como han establecido los científicos, conociendo la estructura interna, es posible predecir tanto las propiedades físicas como químicas del compuesto. Toda la enorme cantidad de sustancias orgánicas sintetizadas artificialmente por el hombre (plásticos, medicamentos, pesticidas, etc.) tienen características y propiedades predeterminadas que son muy valiosas para sus necesidades industriales y domésticas.
El conocimiento sobre las características de la estructura y las propiedades de los compuestos es muy solicitado cuando se realizan secciones de control, pruebas y exámenes en el curso de química. Por ejemplo, en la lista propuesta de sustancias, encuentre las respuestas correctas: ¿qué sustancia tiene una estructura molecular?
- Zinc.
- Óxido de magnesio.
- Diamante.
- Naftaleno.
La respuesta correcta es: el zinc tiene una estructura molecular, al igual que la naftalina.
Fuerzas de interacción intermolecular
Se ha establecido experimentalmente que la estructura molecular es característica de sustancias con puntos de fusión bajos y dureza baja. ¿Cómo se puede explicar la fragilidad de las redes cristalinas de estos compuestos? Al final resultó que, todo depende de la fuerza de la influencia conjunta de las partículas ubicadas en sus nodos. Tiene una naturaleza eléctrica y se denomina interacción intermolecular o fuerzas de van der Waals, que se basan en la influencia de moléculas con carga opuesta -dipolos- entre sí. Resultó que hay varios mecanismos para su formación,dependiendo de la naturaleza de la sustancia misma.
Ácidos como compuestos de composición molecular
Las soluciones de la mayoría de los ácidos, tanto orgánicos como inorgánicos, contienen partículas polares que están orientadas entre sí con polos de carga opuesta. Por ejemplo, en una solución de ácido clorhídrico HCI hay dipolos, entre los cuales ocurren interacciones de orientación. Con un aumento de la temperatura, las moléculas de ácido clorhídrico, bromhídrico (HBr) y otros ácidos que contienen halógeno tienen una disminución en el efecto de orientación, ya que el movimiento térmico de las partículas interfiere con su atracción mutua. Además de las sustancias anteriores, la sacarosa, la naftalina, el etanol y otros compuestos orgánicos tienen una estructura molecular.
Cómo se producen las partículas cargadas inducidas
Anteriormente, consideramos uno de los mecanismos de acción de las fuerzas de Van der Waals, llamado interacción orientacional. Además de las sustancias orgánicas y los ácidos que contienen halógeno, el óxido de hidrógeno, el agua, tiene una estructura molecular. En sustancias que consisten en moléculas no polares, pero propensas a la formación de dipolos, como el dióxido de carbono CO2, se puede observar la aparición de partículas cargadas inducidas: dipolos. Su propiedad más importante es la capacidad de atraerse entre sí debido a la aparición de fuerzas de atracción electrostática.
Estructura molecular del gas
En el subtítulo anterior, mencionamos el dióxido de carbono compuesto. Cada uno de sus átomos crea un campo eléctrico a su alrededor, que inducepolarización por átomo de una molécula de dióxido de carbono cercana. Se transforma en un dipolo que, a su vez, se vuelve capaz de polarizar otras partículas de CO2. Como resultado, las moléculas se atraen entre sí. La interacción inductiva también se puede observar en sustancias que consisten en partículas polares, sin embargo, en este caso es mucho más débil que las fuerzas de orientación de van der Waals.
Interacción de dispersión
Tanto los átomos mismos como las partículas que los componen (núcleo, electrones) son capaces de un movimiento rotacional y oscilatorio continuo. Conduce a la aparición de dipolos. De acuerdo con la investigación de la mecánica cuántica, la aparición de partículas instantáneas doblemente cargadas ocurre tanto en sólidos como en líquidos sincrónicamente, de modo que los extremos de las moléculas ubicadas cerca resultan estar con polos opuestos. Esto conduce a su atracción electrostática, llamada interacción de dispersión. Es característico de todas las sustancias, excepto de aquellas que se encuentran en estado gaseoso, y cuyas moléculas son monoatómicas. Sin embargo, pueden surgir fuerzas de van der Waals, por ejemplo, durante la transición de gases inertes (helio, neón) a la fase líquida a bajas temperaturas. Así, la estructura molecular de los cuerpos o líquidos determina su capacidad para formar varios tipos de interacciones intermoleculares: orientativas, inducidas o de dispersión.
Qué es la sublimación
Estructura molecular de un sólido, como los cristales de yodo,provoca un fenómeno físico tan interesante como la sublimación - volatilización de moléculas I2 en forma de vapores violetas. Ocurre desde la superficie de una sustancia en fase sólida, sin pasar por el estado líquido.
Este experimento visualmente espectacular se realiza a menudo en las aulas de química de las escuelas para ilustrar las características estructurales de las redes cristalinas moleculares y las propiedades relacionadas de los compuestos. Por lo general, estos son baja dureza, bajos puntos de fusión y ebullición, baja conductividad térmica y eléctrica y volatilidad.
Uso práctico de los conocimientos sobre la estructura de las sustancias
Como hemos visto, se puede establecer una cierta correlación entre el tipo de red cristalina, la estructura y las propiedades del compuesto. Por lo tanto, si se conocen las características de una sustancia, es bastante fácil predecir las características de su estructura y composición de partículas: átomos, moléculas o iones. La información obtenida también puede ser útil si en tareas de química es necesario seleccionar correctamente sustancias que tienen una estructura molecular de un determinado grupo de compuestos, excluyendo aquellos que tienen tipos de redes atómicas o iónicas.
Resumiendo, podemos concluir lo siguiente: la estructura molecular de un cuerpo sólido y su estructura espacial de redes cristalinas, y la disposición de partículas polarizadas en líquidos y gases son totalmente responsables de sus propiedades físicas y químicas. En términos teóricos, las propiedades de los compuestos,Los dipolos que contienen dependen de la magnitud de las fuerzas de interacción intermolecular. Cuanto mayor sea la polaridad de las moléculas y menor el radio de los átomos que las componen, más fuertes serán las fuerzas de orientación que surgen entre ellas. Por el contrario, cuanto más grandes son los átomos que componen la molécula, mayor es su momento dipolar y, por tanto, más significativas las fuerzas de dispersión. Por lo tanto, la estructura molecular de un sólido también afecta las fuerzas de interacción entre sus partículas - dipolos.
