Fuerzas intermoleculares y presión de vapor

Aquí tenemos cuatro moléculas diferentes,  y quiero que pienses que si tuvieras una   muestra pura de cada una, ¿cuál de esas muestras  puras tendría el punto de ebullición más alto,   cuál el segundo más alto, el tercero más alto y  el cuarto más alto? Pausa este video y trata de   resolverlo. Muy bien. En realidad esto se reduce  a cuál de estos tiene las fuerzas intermoleculares   más altas cuando está en estado líquido, porque  si tienes fuerzas intermoleculares altas,   tomaría mucha energía o un punto de ebullición  más alto para superar realmente esas fuerzas   intermoleculares y llegar a un estado gaseoso.  Así que pensemos en las fuerzas intermoleculares   que hemos estudiado. Comenzaré con enlaces de  hidrógeno, porque podrías ver que son realmente   las interacciones dipolo dipolo más fuertes, y  son más fuertes que las fuerzas de dispersión   de London. Podemos ver que el dietiléter  no formará enlaces de hidrógeno, no vemos   ningún enlace entre el hidrógeno y un oxígeno, un  nitrógeno o un flúor; el etanol tiene un enlace   oxígeno-hidrógeno; el metanol también tiene  un enlace oxígeno-hidrógeno; el agua tiene dos   enlaces oxígeno-hidrógeno. De modo que si tuviera  que clasificar según la contribución del enlace   de hidrógeno a las fuerzas intermoleculares,  pondría al agua como número 1, porque es la   que puede formar más enlaces de hidrógeno, pondría  metanol y etanol como un empate en segundo lugar   y luego pondría a dietiléter al final porque no  puede formar enlaces de hidrógeno. Así que con   sólo mirar esto sé que el agua tendrá el punto  de ebullición más alto, el dietiléter tendrá el   punto de ebullición más bajo. ¿Pero cuál será la  diferencia entre metanol y etanol? Y podríamos   pensar en otros tipos de fuerzas dipolares, pero  no mucho que puedas intuir con sólo mirarlos. En   realidad podría tener momentos dipolares similares  sobre una base molecular, pero podemos pensar en   las fuerzas de dispersión de London. Lo haré en un  color diferente: fuerzas de dispersión de London.   Voy a clasificarlos todos. Entonces las fuerzas  de dispersión de London son a cuán polarizable es   una molécula, lo que es proporcional a cuán grande  es su nube de electrones, lo que es proporcional   a su masa molar; y está claro que el dietiléter  tiene la masa molar más alta, seguido del etanol,   seguido del metanol, seguido del agua. ¿Cómo lo  supe? Bueno, literalmente puedes quitar átomos del   dietiléter para obtener un etanol, y literalmente  puedes quitar átomos del etanol para obtener un   metanol, y literalmente puedes quitar átomos del  metanol para obtener agua. Así que sabemos que   este es el orden de la masa molar, y así las  fuerzas de dispersión de London no harán que   cambie la clasificación entre agua o dietiléter,  porque esos van a ser mucho más débiles que estos   enlaces de hidrógeno. Pero pueden ser útiles para  el desempate entre etanol y metanol. De modo que   mi clasificación general en puntos de ebullición  es la siguiente: el punto de ebullición más alto   que pondría sería agua, seguido por el etanol que  ganó el desempate, después el metanol y luego el   punto de ebullición más bajo sería dietiléter.  Y si miramos los datos reales son consistentes   con lo que acabamos de decir: podemos ver  muy claramente que el agua tiene el punto de   ebullición más alto, el etanol es el segundo, el  metanol es el tercero y el dietiléter el cuarto,   completamente consistente con nuestra intuición.  Ahora, habrás notado que esto se llama presión de   vapor y también es interesante. Es posible que  también hayas notado que la presión de vapor   parece tener una tendencia opuesta al punto de  ebullición: las cosas que tienen un alto punto   de ebullición tienen una presión de vapor baja  y las cosas que tienen bajo punto de ebullición   tienen una presión de vapor alta. ¿De qué estamos  hablando cuando hablamos de la presión de vapor y   por qué vemos esta relación? No voy a profundizar  en la presión de vapor, habrá otros videos sobre   eso en Khan Academy; pero sólo para darte una  idea imagina un contenedor cerrado aquí. Y pongo   una muestra de una de estas moléculas en estado  líquido y voy a dibujar las moléculas. Claramente   no estoy dibujando a escala, estoy dibujando estos  pequeños círculos. La temperatura es importante,   así que digamos que esto está a 20°C. Ahora  puedes notar que 20°C es más bajo que todos   estos puntos de ebullición, de modo que en  su mayor parte estarán en estado líquido;   pero sabemos que no todas estas moléculas se  mueven con exactamente la misma energía cinética.   La temperatura se puede ver como una medida de  la energía cinética promedio de las moléculas,   pero todas chocan entre sí en diferentes  posiciones, con diferentes velocidades y,   por lo tanto, diferentes energías cinéticas.  Y de vez en cuando habrá una molécula que   tiene la posición correcta y la energía cinética  correcta para escapar y entrar en estado de vapor,   en un estado gaseoso. Y eso seguirá sucediendo,  pero entonces las cosas que están en estado   gaseoso de vez en cuando chocan entre ellas, y  chocan con los lados del contenedor, y de vez   en cuando podrían acercarse a la superficie con  la energía cinética y la posición correcta para   ser recapturados por las fuerzas intermoleculares  y entrar en un estado líquido. Y para que puedas   imaginar, esto seguirá sucediendo cuando las  cosas van del líquido al vapor, pero luego,   cuando ese vapor se eleva lo suficiente,  o podríamos decir que cuando la presión   de vapor se eleva lo suficiente -recuerda: esa  presión es por las moléculas de vapor rebotando-,   entonces llegará a alguna forma de equilibrio. Y  puedes imaginar que las cosas que tienen un punto   de ebullición más bajo, lo que significa que  tienen fuerzas intermoleculares más bajas, van   a formar más vapor, y entonces tendrás una mayor  presión de vapor antes de llegar al equilibrio.   Por otro lado, cuando hay fuerzas intermoleculares  altas, menos moléculas se van a separar,   de modo que habrá una presión de vapor más baja  cuando llegas a ese equilibrio. Y puedes ver eso   muy claramente aquí. Entonces lo dejaremos aquí.  Practicamos un poco y aprendimos un poco sobre la   presión de vapor y cómo se relaciona eso con las  fuerzas intermoleculares y punto de ebullición.