Causas de la polaridad de una molécula

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Electronegatividad


: La electronegatividad es una medida de la capacidad de un átomo (o de Manera menos frecuente un grupo Funcional) para atraer a los electrones, cuando Forma un enlace químico en una molécula.
También debemos Considerar la distribución de densidad electrónica alrededor de un átomo Determinado frente a otros distintos, tanto en una especie molecular como en Sistemas o especies no moleculares. El
flúor es el Elemento con más electronegatividad y el francio es el Elemento con menos electronegatividad. La electronegatividad de un átomo Determinado está afectada fundamentalmente por dos magnitudes: Su masa Atómica y la distancia promedio de los electrones de Valencia con respecto al núcleo atómico. Esta propiedad se ha podido Correlacionar con otras propiedades atómicas y moleculares.

-Resonancia

: La resonancia (denominada también mesomería) en química es una herramienta Empleada (predominantemente en química orgánica) para representar Ciertos tipos de estructuras moleculares. La resonancia consiste En la combinación lineal de estructuras teóricas de una molécula (estructuras Resonantes o en resonancia) que no coinciden con la estructura real, pero que Mediante su combinación, nos acerca más a su estructura real. El efecto es Usado en una forma cualitativa, y describe las propiedades de atracción o Liberación de electrones de los sustituyentes, basándose en estructuras Resonantes relevantes, y es simbolizada por la letra R o M (a veces también por La letra K). El efecto resonante o mesomérico es negativo (-R/-M) cuando el Sustituyente es un grupo que atrae electrones, y el efecto es positivo (+R/+M) Cuando, a partir de la resonancia, el sustituyente es un grupo que dona Electrones.

-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 en un enlace químico. 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 Debyes. El Valor de q puede interpretarse como el grado de compartición de la carga, es decir, un átomo Con mayor electronegatividad, atraerá los electrones de enlace hacia sí en Mayor medida.

-Fuerzas de Van der Waals

:Son fuerzas de atracción intermolecular entre dipolos, sean éstos Permanentes o inducidos. Son fuerzas de tipo electrostático que unen a las Moléculas tanto polares como apolares. Su valor oscila entre 0.1 y 35 KJ/mol.

-Puente de hidrógeno

: Es un tipo de enlace que se produce a partir de la atracción Existente en un átomo de hidrógeno y un átomo de oxígeno, flúor o nitrógeno con Carga negativa.
Dicha Atracción, por su parte, se conoce como interacción dipolo-dipolo y vincula el Polo positivo de una molécula con el polo negativo de otra. Aunque el puente de Hidrógeno es una forma de atracción intermolecular es mucho más débil que un Enlace covalente normal O-H, N-H y F-H. La ruptura de un puente de hidrógeno Requiere de aproximadamente 5 Kcal/mol, en comparación con las 100 Kcal/mol que Se necesitan para romper un enlace O-H, N-H o F-H. La energía de este tipo de Interacción puede oscilar entre 8 y 40 KJ/mol. El puente de hidrógeno tiene un Efecto importante sobre las propiedades físicas: El etanol (CH3-CH2-OH) Y el dimetil éter (CH3-O-CH3), dos compuestos isoméricos De puntos de ebullición de 78ºC para el etanol y de -25ºC para el dimetil éter, Poseen el mismo tamaño y peso molecular, sin embargo el etanol tiene un Hidrógeno unido a oxígeno y forma puentes de hidrógeno de manera extensa. El Dimetil éter no tiene hidrógeno unido a oxígeno, y por tanto no puede formar Puentes de hidrógeno. Como resultado de la interacción por puente de hidrógeno El etanol presenta un punto de ebullición de más de 100ºC superior al del Dimetil éter.

-Híbrido de resonancia

: Algunas moléculas orgánicas se pueden representar Mediante dos o más estructuras de Lewis, que difieren entre sí únicamente en la Distribución de los

electrones, Y que se denominan estructuras resonantes. En estos casos, la molécula

tendrá Carácterísticas de ambas estructuras y se dice que la molécula es un híbrido de Resonancia de las estructuras resonantes. Un híbrido de resonancia es una Molécula que tiene una estructura que es intermedia entre las distintas Estructuras resonantes.

-Acidez (según Bronsted Löwry)

: Bronsted y Löwry definieron un ácido como Una sustancia capaz de ceder protones, pues dona un ion hidrógeno, H+.

-Base (según Bronsted Löwry)

: Bronsted y Löwry definieron una base como Una sustancia capaz de aceptar protones, pues acepta un ion hidrógeno, H+.

-Constante de disociación

: Es la relación matemática que se establece a partir de Las concentraciones de los compuestos químicos que se forman en una reacción De disociación al Alcanzar su punto de equilibrio. Por ejemplo: Si un compuesto de Fórmula AxBy se disocia según la reacción:

la constante de disociación Kd Se expresa mediante la siguiente relación de concentraciones (en moles por litro):

A menudo, la constante de Disociación también se formula por pKd siendo:

pKd = -log(Kd).

-Efecto inductivo

: El efecto inductivo es el desplazamiento de la carga eléctrica de un enlace Simple hacia el átomo o grupo más electronegativo de la molécula. Según se Produzca una cesión o atracción de carga eléctrica, el efecto inductivo se Llama +I o -I y viene determinado por el grupo funcional o tipo de molécula. Por ejemplo, los alquilos aumentan el efecto +I (cesión) cuántos más átomos de Carbono tengan, es decir, a más carbonos, más aumentará la capacidad de cesión De la carga eléctrica a átomos o grupos más electronegativos. En la siguiente Figura se representan los diferentes átomos y grupos ordenados según su Capacidad de cesión o atracción de carga eléctrica, o lo que es lo mismo su Efecto inductivo.

Se puede ver Que aquellos grupos más electronegativos (capaces de atraer carga eléctrica) Son los que poseen un mayor efecto inductivo -I, mientras que los que ceden los Electrones son los que tienen efecto +I.

El efecto Inductivo tiene gran importancia ya que permite comprender como van a Producirse las reacciones orgánicas según la densidad de carga presente en las Moléculas y por tanto saber si éstas serán a tacadas por electrófilos o Nucleófilos. El efecto inductivo nos permite comparar el grado de acidez de Distintos compuestos orgánicos.

-Enlace polar

: El enlace químico Covalente polar es el enlace entre dos átomos de diferente electronegatividad Que hace que la densidad de carga electrónica sea mayor entorno al de mayor Electronegatividad. Por ejemplo, el agua es una molécula que tiene un enlace Covalente polar entre el oxígeno y el hidrógeno. Esta diferente densidad Electrónica genera un momento dipolar que es el responsable de las fuerzas de Uníón intermoleculares que explican por ejemplo la diferente facilidad de una Sustancia covalente polar para pasar de fase líquida a gas respecto a otra Molécula análoga pero con una distribución de densidad electrónica menos Polarizada.

-Solubilidad

: La solubilidad es la máxima cantidad de soluto que se puede disolver en Una cantidad de disolvente a una temperatura determinada. Se expresa como gramos de soluto por cada 100 cm3 de disolvente a una temperatura dada. Ejemplo: La solubilidad del HCl en agua a 60oCes De 561 g/l. La solubilidad depende de varios factores, los cuales son: Las propiedades Del soluto y del solvente, la temperatura y la presión. Para que un soluto pueda disolverse en un Solvente determinado, las carácterísticas de ambos son muy importantes. Por Ejemplo, el agua disuelve la mayoría de las sales, que generalmente son Compuestos iónicos. Cuando estos compuestos se disuelven en agua, los iones que Forman la sal se separan y son rodeados por moléculas de agua.

- Grupo Suctor de electrones (-I) y Grupo dador de electrones (+ I): La nube electrónica en Un enlace sigma heteroatómico (entre dos átomos Diferentes) no es uniforme sino que está ligeramente desplazada hacia el más electronegativo de los dos. Esto provoca un estado Permanente de polaridad donde el átomo más electronegativo tiene una mayor densidad electrónica mientras que el otro Adquiere un diferencial de carga positiva.Si el átomo electronegativo es luego unido a una cadena De átomos, carbono generalmente, la carga Positiva es transmitida a los otros átomos en la cadena. Este es un efecto Inductivo receptor, también conocida como -I. Algunos grupos, como el de los alquilos, son menos receptores Que el hidrógeno y son más bien considerados como donadores de Electrones. Este carácter de donador de electrones es indicado por el efecto +I.

-Explique al detalle de qué factores depende que una Molécula sea polar

.

Es polar aquella molécula en la que la distribución de Carga eléctrica no es simétrica con respecto a un centro.La polaridad De una molécula depende de dos factores:
1) La polaridad de cada enlace covalente en ella, dada a su vez por la diferencia De electronegatividad de los átomos que participen en dicho enlace.

2) La geometría molecular: Aunque Todos los enlaces en una molécula sean polares, si la molécula presenta una geometría Molecular en la que la polaridad de dichos enlaces se anulan entre sí por fuerzas Vectoriales, entonces la molécula no puede ser polar.
Algunas moléculas tienen pares de electrones sin compartir, que también Influyen en la polaridad ejerciendo campos eléctricos propicios para la Formación de los dipolos en la molécula.

-Explique evidencias del Fenómeno resonancia.: -La resonancia del ozono se representa por dos estructuras Resonantes en la parte superior del Esquema 1. En realidad los dos átomos de Oxígeno terminales son equivalentes y forman una estructura híbrida que se Representa a la derecha con -1/2 indicando que la carga se reparte entre los Dos átomos de oxígeno y los enlaces dobles o insaturaciones.-El concepto del Benceno como híbrido de dos estructuras convencionales (En la mitad del esquema 1) fue uno de los hitos importantes de la química, ideado por Kekulé, de tal forma que las dos formas del anillo que Representan la resonancia total del sistema se suelen denominar estructuras de Kekulé. En la estructura híbrida a la derecha, el círculo substituye los tres Enlaces dobles del benceno.-El catión del grupo alilo (Parte inferior del Esquema 1) tiene dos formas resonantes mediante el enlace doble que hace que la Carga positiva esté deslocalizada a lo largo de todo el catión del grupo alilo.


Esquema 1. Ejemplos de resonancia en las moléculas de ozono, benceno y el catión del grupo alilo.

-¿Cómo varía la Electronegatividad de los átomos en la tabla periódica? Explique por qué


La Electronegatividad se define como una propiedad que mide la atracción que Ejerce un átomo sobre los electrones del enlace. Es por Tanto, una propiedad que no se refiere al átomo aislado, sino al átomo enlazado Y más concretamente, cuando está enlazado de manera covalente (compartiendo Electrones con otro). La electronegatividad de un átomo en una molécula está Relacionada con su potencial de ionización (PI) y su electroafinidad (Ea). A medida que bajamos en un grupo disminuyen El PI y la Ea y por tanto disminuye la Electronegatividad. Por el contrario, cuando avanzamos en el período tanto el PI como la Ea aumentan, Por tanto la electronegatividad Aumentará. En la Tabla Periódica, la electronegatividad de los átomos aumenta de Izquierda a derecha y de abajo hacia arriba. Un átomo con una afinidad electrónica muy negativa y un potencial de Ionización elevado, atraerá electrones de otros átomos y además se resistirá a Dejar ir sus electrones ante atracciones externas; será muy electronegativo. Cuanto Más a la derecha y más arriba este él elemento en la Tabla Periódica, mayor Será la electronegatividad. Por ello la electronegatividad más alta corresponde A los no metales.

-¿Qué relación existe Entre electronegatividad y efecto inductivo? Explique


La relación principal Consiste en que el efecto inductivo se da por la polarización de una molécula Debido a la muy alta o muy baja electronegatividad de un átomo que la Constituye. Los átomos muy electropositivos como Litio, Magnesio (como los Reactivos de Grignard, en química orgánica) y los muy electronegativos como el Cloro y el oxígeno tienen la capacidad de crear efectos inductivos polarizando Los enlaces, ya sea atrayendo (los electronegativos como el Cloro y el oxígeno) O alejando los electrones (los electropositivos, como el Li y el Mg).

-¿Cómo es la Estabilidad de las moléculas que presentan resonancia, en comparación con las Que no la presentan? Explique.



Cuantas Más formas resonantes tenga (cada forma resonante sería 

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