Croma Intro 11 & 16-02-09

  Tipos

de Enlace Molecular:

◦  Iónicos ◦  Covalente ◦  Covalente Polar ◦  Puente de Hidrógeno

Momento Dipolar: Muchas moléculas eléctricamente neutras, esto es, sin carga neta, poseen una distribución de cargas no homogénea. Esto se debe a que los átomos que las forman tienen diferente electronegatividad, de tal forma que cuando se crea un enlace covalente, los dos electrones del enlace son atraídos con distinta fuerza por los átomos que los comparten. En resumen, el orbital molecular pierde su simetría, y la probabilidad de encontrar los electrones se hace mayor en las proximidades del átomo más electronegativo.  

La magnitud de ese dipolo viene definida por lo que se conoce como “momento dipolar”, y es el producto de la carga fraccional presente sobre cada átomo por la distancia que las separa. La unidad de momento dipolar es el debye; 1 D = 3,34 x 10-30 Coulomb m.

Estos dipolos, aunque globalmente neutros, pueden interaccionar exactamente igual que las moléculas con carga neta, aunque la energía de esa interacción será comparativamente menor dado que la carga presente también lo es.

  Interacciones

entre Dipolos: La fuerza de una interacción de tipo electrostático viene dada por la ley de Coulomb, y la energía necesaria para romper un enlace iónico (energía necesaria para separar dos grupos de distinta carga desde la distancia r hasta el infinito), o la energía necesaria para acercar dos grupos con igual carga hasta la distancia r. Esta energía viene dada por la expresión:

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Interacciones entre Dipolos:

La constante dieléctrica εdepende el medio, y es un parámetro que indica el grado de apantallamiento que sufre el campo eléctrico en el medio en el cual se encuentran las cargas. En el vacío vale 1, en hidrocarburos aproximadamente 2, mientras que en el agua, y debido a su elevado momento dipolar, la carga se apantalla rápidamente; la constante dieléctrica tiene en este caso un valor de 78,5: por consiguiente las interacciones electrostáticas son mucho menos intensas en medio acuoso que en un medio apolar.

Interacciones entre Dipolos: Por otra parte, la presencia de iones en disolución, contribuye a que el apantallamiento del campo eléctrico sea muy eficiente. De hecho, se puede asumir que, en sistemas acuosos, las interacciones iónicas dejan de tener importancia a distancias superiores a 1 nm, más o menos. Distinta puede ser la situación en medios hidrofóbicos libres de cargas, en las que el efecto de las cargas eléctricas puede alcanzar distancias superiores resultando en interacciones electrostáticas significativas entre cargas alejadas del orden de varios nm. Por otro lado, el efecto de apantallamiento debido al agua depende del número de moléculas de agua que se interpongan entre las cargas a considerar.  

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Interacciones entre Dipolos:

Una molécula con momento dipolar puede interaccionar con un ión, o bien con otra molécula dipolar. En ambos casos hay una diferencia muy importante con las interacciones iónicas: ahora la orientación de los grupos que interactúan es muy importante, hasta tal punto que, en función de la orientación relativa, puede haber atracción o repulsión entre los grupos interactuantes.

  Interacciones

entre Dipolos:

  Factores

que inciden en la Retención y la Selectividad: ◦  Interacciones por fuerzas Iónicas ◦  Interacciones por fuerzas Polares ◦  Interacciones por fuerzas Dispersivas ◦  Interacciones por puentes de Hidrógeno (fuerzas Polares “Fuertes”)

•  Interacciones por fuerzas Iónicas: •  Resultan de la interacción entre cargas eléctricas permanentes en las moléculas (principalmente sales). •  Esta propiedad es aprovechada en la cromatografía de intercambio iónico (en especial para separación de ácidos y bases orgánicos). •  La retención de cationes se efectúa con fases estacionarias que contienen aniones. (p.ej.: cadenas de alquilsulfonato). •  La retención de aniones se efectúa con fases estacionarias que contiene cationes.

•  Interacciones por fuerzas Polares: •  Resultan de la interacción entre dipolos permanentes o inducidos y no por cargas eléctricas permanentes en las moléculas. •  Sustancias con dipolos permanentes: alcoholes, aldehidos, cetonas, etc. •  Sustancias polarizables (dipolos inducidos): hidrocarburos aromáticos como benceno, tolueno, etc.

•  Interacciones por fuerzas Polares: •  Para retener selectivamente un soluto polar, la fase estacionaria debe ser también polar, conteniendo por ejemplo, grupos hidroxilo. •  Si los solutos separados a ser separados son fuertemente polares, puede utilizarse una sustancia polarizable en la fase estacionaria, p.ej.: un aromático. Para mantener interacciones polares fuertes con la fase estacionaria, al contrario de con la fase móvil, ésta debe ser relativamente no-polar o de naturaleza dispersiva.

•  Interacciones por fuerzas Dispersivas: •  Resultan por la fluctuación de las nubes electrónicas de moléculas eléctricamente neutras, p.ej.: las fuerzas existentes entre hidrocarburos y que determinan sus diferentes puntos de ebullición. •  Para retener solutos selectivamente basándose solamente en fuerzas dispersivas, la fase estacionaria no debe contener sustancias polares ni iónicas sino sólo materiales hidrocarbonados (p.ej.: fases reversas C18), esto para propiciar la dominancia de la selectividad dispersiva en la fase estacionaria, siendo la fase móvil de naturaleza polar y significativamente menos dispersiva (de ahi el uso de mezclas metanol-agua y acetonitriloagua en fases móviles en fase reversa).

Debe señalarse que muy rara vez se encuentran estas interacciones actuando sino como una combinación de las tres (exceptuando el caso de la interacción dispersiva). Las interacciones polares siempre se encuentran en acompañadas de interacciones iónicas y dispersivas.