Interacciones moleculares

Buzzi Maria, Marin Javiera

Trabajo práctico N°3

Interacciones Intermoleculares

Resumen:

Se trabajó con alginato de sodio para observar y analizar las distintas interacciones intermoleculares que se producen utilizando soluciones con diferentes cargas y con soluciones que producen diferentes reacciones. Se utilizaron cloruro de calcio y ácido clorhídrico para formar cápsulas de alginato a las cuales se las observó y comparó, resultando en una mayor consistencia y firmeza por parte de las cápsulas formadas con CaCl₂.

Por otro lado se utilizaron dos colorantes con diferentes cargas para analizar cuál se mantenía encapsulado en el alginato de calcio por más tiempo, de esta manera pudimos comprobar que el colorante con carga positiva se mantenía encapsulado por más tiempo, por lo tanto, los enlaces que se produjeron fueron más firmes.

Introducción:

Los estados de agregación de la materia se deben a las distintas intensidades con las que se unen las moléculas entre sí, estas uniones se denominan interacciones intermoleculares.

 Existen diferentes tipos de interacciones, las cuales se van a dar dependiendo de la naturaleza de las moléculas involucradas. Las interacciones más fuertes son las de tipo ion-ion, éstas se presentan entre un par de cargas y su magnitud típida de energía es de 250kJ/mol.

 Luego existen las interacciones Dipolo-Dipolo, las cuales ocurren entre dos moléculas que cuentan con exceso de carga en ciertas zonas, su magnitud de energía es típicamente 5-25kJ/mol. Las uniones ion-Dipolo rondan los 40-80 kJ/mol y ocurren entre una molécula con zonas de exceso de carga y la otra siendo una carga puntual. Dipolo inducido es un tipo de interacción en la cual una molécula dipolar o ion puede inducir una distribución de carga en otra molécula que originalmente no la tenía. Ronda los 3-15kJ/mol. Las fuerzas dispersivas o de London son interacciones que ocurren gracias al continuo movimiento de los electrones, lo cual provoca la formación de un dipolo transitorio que puede inducir un momento dipolar cuando las moléculas se acercan. Su magnitud de energía ronda los 0,05-40kJ/mol. Son las más débiles. Por último se encuentran las interacciones puente de hidrógeno que ocurre entre moléculas que tienen hidrógeno unidos a átomos electronegativos.

 Experimentalmente se pueden comprobar las diferencias de magnitud entre las distintas interacciones que ocurren utilizando compuestos como el alginato de sodio y haciéndolo interactuar con moléculas cargadas negativa y positivamente, o haciéndolo interactuar con moléculas que formarán distintos tipos de interacciones con los residuos de la cadena.

Trabajaremos con Alginato de sodio y Cloruro de calcio para reconocer las interacciones moléculas que ocurren entre las reacciones de los mismos. El alginato es un polímero cargado negativamente con un catión monovalente (Na+), es un término colectivo que se da a una familia de polisacáridos provenientes de algas pardas y algunas bacterias. Estas moléculas están compuestas por una sucesión de unidades que forman una estructura lineal como se aprecia en el dibujo de abajo. Con el agregado de cationes polarizantes divalentes o trivalentes, se forman nuevas interacciones que conducen a estructuras mucho más rígidas.   En este caso la rigidez se logra cuando las cargas negativas del Alg-Na se sienten atraídas por las cargas positivas de los cationes de Ca2+, así sus cadenas se acercan cada vez más formando una estructura molecular más pesada y aislando al agua.

[pic 1]

Esquema de Alginato

[pic 2]

Capas de alginato cada vez más unidas debido a la atracción con el catión divalente

Procedimiento:

 En ése trabajo práctico se trabajó con alginato de sodio a distintas concentraciones, el cual se introdujo en forma de gotas en dos soluciones, una de CaCl₂ 0,1M y una de HCl 0,1M.

 Nos tocó trabajar con la concentración 2% de alginato para el CaCl₂ y 3% para el HCl.

 Se colocó la solución de Ca₂ en un vaso de precipitados, aproximadamente 20mL en el cual se introdujeron las gotas de alginato. Introdujimos 20 gotas. Éste procedimiento debió ser bastante rápido para que la primer gota y la ultima estuvieran más o menos la misma cantidad de tiempo. Se esperó 4 minutos y se retiraron con ayuda de una espátula. El mismo proceso se repitió con el HCl, en este caso se introdujeron 10 gotas. Una vez formadas las cápsulas, se pusieron sobre un papel milimetrado y se tomó una foto para luego proceder a su medición con el programa computacional ImageJ.

 Luego de tener las fotografías de las cápsulas, se procedió a cortar una para observar en su interior. Finalmente se introdujo una cápsula de alginato de calcio en citrato de sodio en un tubo de ensayos y una cápsula de alginato de protón en un tubo de ensayos que contenía NaOH. Se inició el cronómetro y se esperó a que se deshagan las cápsulas.

 De forma paralela se formaron cápsulas de alginato de sodio 3% con dos colorantes distintos. Uno fue con violeta cristal y el otro fue con naranja de xilenol.

 Las cápsulas se formaron con una solución de CaCl₂ agregando en goteo el alginato previamente mezclado con el colorante. Se esperó 4 minutos a que se formen bien y luego se trasvasaron a un tubo de ensayos con agua destilada. Se los observó cada 10 minutos durante 45 minutos.

Resultados:

CaCl2 0,1M

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