8/8/2019 Fortele Van Der Waals Curs10

1/8

INTERACII INTERMOLECULARE

ntre moleculele substanelor acioneaz interacii slabe, de natur fizicinteraciifizice; ele influeneaz proprietile fizice ale substanelor moleculare i sunt modificate

prin dizolvare sau schimbarea strii de agregare interacii intermoleculare sunt:

o legtura de hidrogeno forele van der Waals

L E G T U R I I N T E R M O L E C U L A R EL E G T U R I I N T E R M O L E C U L A R E

Existen a m oleculelor ident ice n s t ri de agregare d iferi te se explic prin

interac iile in termolin termolee culareculare , adic fo re d e a tr ac i e - r e sp i n g e re

in termoleculare .

S e d i st in g :

F o r eleF o r e le v a n derv a n der W a a l sW a a l s ..

LL eg turieg turi (pun i ) de(pun i ) de h i dro gh i dro g ee n :n :

Fore d i p o l/ d ip o l = fo re K e es om

Fore d i p o l/ d ip o l -i n d u s = fo r e D eb ye

Fore d e d i s p e rs ie = fo re L on do n

LEGTURI DE HIDROGEN

S a observat c hidrurile elementelor din perioada a 2-a (HF, H2O, NH3) au puncte defierbere cu mult mai mari dect hidrurile elementelor din perioada a 3-a, vecine lor nsistemul periodic. S-au observat anomalii i pentru alte proprieti fizice (punct de

topire, densitate, cldur de vaporizare, etc.) ale acestor substane anorganice, precum in cazul unor substane organice care conin n molecule grupe OH, - COOH iNH2. Aceste anomalii au condus la ideea c aceste molecule sunt unite ntre ele prininteracii slabe n asociaii moleculare de tipul (HF)n, (H2O)n, (NH3)n.

LEGTURI DE HIDROGENLEGTURI DE HIDROGEN

Cnd atomi de hidrogen sunt legai de atomi puternic electronegativi,

legturile formate sunt puternic polarizate (transfer electronic important).

Atomii de H (+) se leag de ali atomi puternic electronegativi (-) i c u

volum mic (F, O, N) ai unei molecule vecine.

Aceste legturi sunt ppuunni dei de hihidrogdrogeenn care conduc adesea la asociaiimoleculare.

O H

R

O H

R

O H

R

O H

R

O H

R

O H

R

De exemplu nt re HH ii OO n alcooli:

8/8/2019 Fortele Van Der Waals Curs10

2/8

LEGTURI DE HIDROGENLEGTURI DE HIDROGEN

Aceste legturi intermoleculare explic p.f. mari ale

H2O (100C) et HF (20C)

n comparaie cu ale H2S (-60C) i HCl (-85C)

Apa constituie un alt exemplu

O H

H

O H

H

O H

H

O H

H

O H

H

O H

H

O H

H

O H

H

O H

H

O H

H

O H

H

O H

H

O H

H

O H

H

O H

H

O H

H

O H

H

O H

H

Condiiile formrii legturii de hidrogen:o Atomul de hidrogen s fie legat de un atom X puternic electronegativ (F, O,

N mai rarCl, Br, S, P)o Atomul de hidrogen s interacioneze cu o pereche de electroni

neparticipani ai unui atom Y puternic electronegativi cu volum mic:X H....Y

o Cel mai des ntlnite legturi de hidrogen sunt:

atomul de hidrogen este legat printr-o legtur covalent de un atomelectronegativ (X H) i printr-o legtur de hidrogen de cellalt atomelectronegativ (H ... Y) X - H +.... Y-

Caracteristicile legturii de hidrogen:o Este de natur electrostatico Este mai slab dect legtura covalenti mai puternic dect legtura van

der Waals, avnd o energie de legturde 2-60 kJ/mol. (se desfac la cretereatemperaturii, la scderea presiunii sau la diluarea cu solveni)

o Este mai lung dect legtura covalenti mai scurt dect legtura van derWaals (2,3 3 ) Sunt dou tipuri de legturi de hidrogen:

o Legturi de hidrogen intermoleculare Se realizeaz ntre molecule dnd natere la asociaii moleculare

(H2O)n; (HF)n :

8/8/2019 Fortele Van Der Waals Curs10

3/8

8/8/2019 Fortele Van Der Waals Curs10

4/8

o Legturi de hidrogen intramoleculare

Se realizeaz ntre atomii aceleai molecule (grupri funcionale diferite)

aldehida salicilic

Legturile de hidrogen influeneaz proprietile substanelor:o punctele de fierbere (p.f.):

o apa, H2O, care realizeaz legturi de hidrogen att n stare solid, ct i nstare lichid, are p. f. = 100C, mult mai mare comparativ cu hidruriasemntoare: H2S, cu p.f. = -60C

o acidul fluorhidric, HF, care realizeaz legturi de hidrogen intermoleculare,are p. f. = 20C, mult mai mare comparativ compui asemntori: acidulclorhidric, HCl cu p.f. = -85C

o densitatea: apa lichid are densitate este mai mare dect a apa n faz solid(gheaa) datorit numrului mai mic de legturi de hidrogen realizate de moleculelede ap n apa lichid, comparativ cu gheaa (n apa lichid la 25C, aproape 80% dinatomii de hidrogen sunt implicai n legturi de hidrogen, n timp ce n ghea 100%din atomii de oxigen ai moleculelor de ap sunt implicai n legturi de hidrogen).Gheaa are o structur rigid, deschis, hexagonal, afnat, fiecare molecul de apfiind nconjurat de alte 4 molecule de ap, ntrun aranjament tetraedric. Astfel,fiecare atom de hidrogen al moleculei centrale de ap formeaz o legtur covalentcu atomul de oxigen al moleculei centrale de ap i o legtur de hidrogen cu o

pereche de electroni neparticipani ai unei molecule de ap vecine, avnd decinumrul de coordinaie 2. Atomul de oxigen al moleculei centrale de ap formeaz 2legturi covalente cu cei 2 atomi de hidrogen ai moleculei centrale de ap, dari 2legturi de hidrogen, prin cele 2 perechi de electroni neparticipani, cu 2 molecule deap vecine, avnd deci numrul de coordinaie 4. n apa lichid sunt asociaiimoleculare care cuprind 2 -6 molecule, cu structuri tetraedrice, structuri similarecuarului i structuri tip colivie.

o solubilitatea: s-a observat solubilitatea n ap a unor compui organic care coningrupe OH, -COOH, =C=O, -NH2 n asociaii moleculare de tipul: (HF)n, (H2O)n,(CH3OH)n.

Legturile de hidrogen se rup la creterea temperaturii, la scderea presiunii sau laadaosul de solveni nepolari.

Legturile de hidrogen particip la construcia structurilor moleculare (proteine,acizi nucleici) i reelelor cristaline ale multor substane: ghea, NaHCO3, KH2PO4,H3BO3, Al(OH)3, CaSO42H2O i ali cristalohidrai.

Aspectele energetice i stereochimia legturilor de hidrogen intervin n diverse domenii:cataliza, recunoaterea molecular, sinteza de noi substane.

STRUCTURA PRIMAR A PROTEINELOR

8/8/2019 Fortele Van Der Waals Curs10

5/8

STRUCTURA SECUNDAR A PROTEINELOR

STRUCTURA ACIZILOR NUCLEICI

8/8/2019 Fortele Van Der Waals Curs10

6/8

LEGTURI PRIN FORE van der WAALS

sunt fore intermoleculare slabe care se manifest n funcie de proprietile moleculelor:polaritatea moleculelor ( momentul de dipol) i polarizabilitatea lor (). Ele se

8/8/2019 Fortele Van Der Waals Curs10

7/8

manifest uniform n jurul moleculelor, nu sunt dirijate n spaiu, nu sunt saturate iacioneaz la distane foarte mici.

influeneaz unele proprieti fizice ale substanelor: tensiunea superficial,temperatura de fierbere, cldura de evaporare, lichefierea i cristalizarea, etc.

intervin n formarea unor compui de tip special: compleci moleculari (soluii aleiodului n solveni organici), compui de incluziune (clatrai).

F o re leF o r e le van dervan der W a a l sW a a l s

L eg tu r i le in te rmolecu la re se man ifes t dac fo re l e d e a tr a cie sun t mai

pu te rn ice dec t fo re l e d e r e p u ls ie .

F or e l e d i p o l/ d ip o l = fo re K e es om rezult d i n i n te r ac iunilee l ec t ro s ta t ic e s t a bi li z an t e o b i n u te p r in o r ie n t ar e a d i p o li l o r

+ q+ q --qq

S e c u n o s c m o l e c u le p o l ar e i m o l e c u le n e p o l ar e .

0 00 0

+ q+ q --qq

--q + qq + q

+q+q

--qq

+q+q

--qq

--q + qq + q

+ q+ q --qq

F o r eF o r e v a n d e rv a n d e r W a a lsW a a ls

F o r e d i p o l/ d ip o l - in d u s = f o r e D e by e p r o v i n d i n i n t e r a ci un i l ee l e c t ros t a t i c e s t a b i l i z a n t e r e z u l t a n t e

O m o le cu l a p o l a r p o a t e f i p o l a r i z a t

0 00 0

-- q + qq + q

++ qq -- qq

i s u b i n fl u en a u n u i

d i p o l , s e p o l a r i z e z , s ef o r m e a z u n d ip o l in d u s

++ qq -- qq

--q + qq + q

ForeFore van der Waalsvan der Waals

Forele de dispersie London sunt fore dipol indus/dipol indus

Moleculele polarizabile pot interaciona via prin dipoli indui instantaneu

++qq --qq0 00 0 ++qq --qq

--q +q +qq

Ele sunt cu att mai mari, cu ct polarizabilitatea moleculelor este

mai mare.

Se explic astfel cretere temperaturilor de fierbere alehalogenilor

F2 -183C; Cl2 -35C; Br2 58C; I2 183C

8/8/2019 Fortele Van Der Waals Curs10

8/8

Tipuri de interaciuni ntre particule (ioni i molecule)

Tip de interacii Energie kJ/mol Distana d ntremolecule (sau ioni)

Comentarii

Ion - ion 40 - 500 1/d Solide ionice, soluii

Ion - dipol 15 - 200 1/d

2

Solvatarea ionilorDipol - dipol 8 - 160 1/d3 Molecule polare nrepaus

Dipol - dipol 2 - 40 1/d6 Molecule polare nrotaie

Dipol dipol indus 1 - 10 1/d6 Toate tipurile demolecule

Dipol indus dipolindus

2 - 50 1/d6 Toate tipurile demolecule