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Fuerzas intermoleculares

Educación secundaria superiorQuímicaCentros de Lennard-Jones ajustables, dipolos puntuales orientados y una atracción direccional ilustrativa; los puntos de ebullición son datos de referencia independientes

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Acerca de este experimento

Separe los centros moleculares y gire sus dipolos mientras mide la energía del par y la fuerza radial. Compare la dispersión, la orientación dipolar y un esquema ilustrativo de enlace de hidrógeno direccional, sin tratar un potencial de pares como una simulación de la ebullición de un sistema macroscópico.

Objetivos de aprendizaje

  • Distinga la repulsión de corto alcance de la atracción de mayor alcance.
  • Explique cómo la orientación del dipolo cambia el signo de la interacción.
  • Compare la direccionalidad del enlace de hidrógeno con valores de referencia independientes del punto de ebullición normal.

Cómo usarlo

  1. 1Use la referencia no polar y encuentre el mínimo de energía de Lennard-Jones.
  2. 2Elija HCl y compare los dipolos en disposición cabeza-cola con los dispuestos lado a lado.
  3. 3Elija el esquema del agua y gire una molécula para alejarla de la atracción direccional.
  4. 4Cambie la intensidad de la interacción del modelo y confirme que el punto de ebullición de referencia, indicado por separado, permanece sin cambios.

El modelo

El mínimo de Lennard-Jones se produce en la raíz sexta de dos multiplicada por sigma.
Los dipolos se encuentran en un plano común, con la separación sobre su eje horizontal.
El factor donante utiliza la orientación O-H mejor alineada de las dos, que forman un ángulo de 52,25 grados con el dipolo; el factor aceptor utiliza su ángulo dipolar. Este pozo gaussiano es ilustrativo; las distancias están expresadas en angstroms.

Supuestos

  • La interacción combinada basada en los centros no es un campo de fuerzas validado para un líquido real. La aproximación dipolar pierde precisión a distancias moleculares.
  • Los esquemas del pozo direccional ilustran la alineación de los enlaces de hidrógeno; no representan un cálculo electrónico de un enlace de hidrógeno. Los ángulos se imponen en lugar de evolucionar bajo la acción de un par de fuerzas.
  • Los puntos de ebullición normales son valores de referencia aproximados e independientes del NIST a una atmósfera. No se recalculan a partir de parámetros de pares modificados.

Pruébalo en clase

  1. Q1¿Por qué pueden atraerse dipolos de igual intensidad en una orientación y repelerse en otra?
  2. Q2¿Por qué un único pozo de energía de un par no basta para calcular el punto de ebullición de un líquido?

Preguntas frecuentes

¿Las flechas azules de los dipolos son trayectorias de electrones?

No. Indican la dirección elegida del dipolo molecular. El modelo no anima ni representa electrones individuales.

¿Qué ocurre cuando se desactiva el término del enlace de hidrógeno?

Su contribución direccional a la energía desaparece, mientras que permanecen la dispersión, la repulsión y cualquier contribución de dipolo puntual.