- Polaridad de un disolvente
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Polaridad de un disolvente
Contenido
Introducción
En general, las reacciones químicas tienen lugar en fase homogénea ya que para que dos especies entren en contacto deben estar en la misma fase. En disolución, las especies reactivas gozan de mayor libertad de movimiento y se difunden en el volumen total del disolvente, aumentando así la probabilidad de colisión entre ellas.
El disolvente debe actuar sobre el soluto solvatándolo y venciendo las fuerzas intermoleculares que lo mantienen unido, pero sin dar lugar a reacción. En función de la naturaleza del soluto y del disolvente, las fuerzas de solvatación entre ambos pueden ser de diferentes tipos: enlaces de hidrógeno, interacciones polares y fuerzas de London.
El disovente idóneo suele tener unas características químicas y estructurales similares a las del compuesto a disolver. La polaridad y, consecuentemente, la solubilidad de los compuestos orgánicos en disolventes polares, aumenta con la disminución de la longitud de la cadena hidrocarbonada, la presencia de grupos funcionales polares y la capacidad de formación de enlaces de hidrógeno con el disolvente.
La polaridad es una característica muy importante de los disolventes debido a que determina la solubilidad, el orden de elución de los compuestos en técnicas de separación como la cromatografía...
Constante dieléctrica y momento dipolar
La constante dieléctrica y el momento dipolar son propiedades complementarias de una sustancia. Con frecuencia se utilizan ambas constantes físicas para caracterizar su polaridad, aunque el momento dipolar no representa la polaridad de un disolvente. Cuando se quiere decir que una molécula es polar, se quiere decir que tiene un elevado momento dipolar. Sin embargo, cuando se dice que un disolvente es polar, significa que tiene una elevada constante dieléctrica. En otras palabras, la polaridad de un disolvente o constante dieléctrica, es una propiedad macroscópica (a nivel macroscópico), mientras que la polaridad molecular o momento dipolar es una propiedad de moléculas aisladas.
Aunque la polaridad de un disolvente depende de muchos factores, puede definirse como su capacidad para solvatar y estabilizar cargas. Arbitrariamente, y como punto de referencia, empiezan a considerarse polares aquellos disolventes que poseen una constante dieléctrica superior a 15.
Polaridad de enlace
Cuando dos átomos están unidos por un enlace covalente, el par de electrones compartido puede ser atraído por igual por ambos átomos o puede ocurrir que uno de ellos lo atraiga más fuertemente que el otro. Si ocurre lo primero, el centro de cargas positivas coincide con el de negativas y el enlace no está polarizado. Pero si el par de electrones no es atraído por igual por ambos núcleos, se situará más próximo a uno de ellos y entonces los centros de las cargas positiva y negativa no coincidirán y un extremo del enlace tendrá un exceso de carga negativa y el otro extremo un defecto. Habrá un centro o polo positivo y un centro o polo negativo y el enlace estará polarizado.
La polaridad de los enlaces se debe a la electronegatividad característica de cada átomo, que fue definida por Pauling como la capacidad de cada átomo dentro de cada molécula para atraer los pares de electrones hacia sí. Cuanto mayor sea la diferencia de electronegatividad de dos átomos enlazados mayor será la polaridad del enlace entre ambos. Los átomos con distinta electronegatividad presentan la densidad electrónica desplazada hacia el átomo más electronegativo.
No se debe confundir la polaridad del enlace con el término polarizabilidad. Todas las moléculas llevan asociada una densidad electrónica, de forma que en presencia de un campo externo, ésta se distorsiona y se genera un momento dipolar inducido que se opone a dicho campo. Este fenómeno se denomina polarizabilidad y todos los átomos contribuyen a él, aunque es más importante en el caso de los electrones sujetos con menor intensidad, como los electrones externos de átomos pesados.
Propiedades de los disolventes comunes
En la siguiente tabla se muestran algunas propiedades con las que se caracterizan los disolventes. Los disolventes han sido agrupados en disolventes no polares, polares apróticos y polares próticos en orden ascendente de polaridad.
Disolvente Fórmula Química Punto de ebullición Constante Dieléctrica Densidad Disolventes no polares Hexano CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3 69 °C 2.0 0.655 g/ml Benceno C6H6 80 °C 2.3 0.879 g/ml Tolueno C6H5-CH3 111 °C 2.4 0.867 g/ml Éter dietílico CH3CH2-O-CH2-CH3 35 °C 4.3 0.713 g/ml Cloroformo CHCl3 61 °C 4.8 1.498 g/ml Acetato de etilo CH3-C(=O)-O-CH2-CH3 77 °C 6.0 0.894 g/ml Disolventes polares apróticos 1,4-Dioxano /-CH2-CH2-O-CH2-CH2-O-\ 101 °C 2.3 1.033 g/ml Tetrahidrofurano (THF) /-CH2-CH2-O-CH2-CH2-\ 66 °C 7.5 0.886 g/ml Diclorometano (DCM) CH2Cl2 40 °C 9.1 1.326 g/ml Acetona CH3-C(=O)-CH3 56 °C 21 0.786 g/ml Acetonitrilo (MeCN) CH3-C≡N 82 °C 37 0.786 g/ml Dimetilformamida (DMF) H-C(=O)N(CH3)2 153 °C 38 0.944 g/ml Dimetil sulfóxido (DMSO) CH3-S(=O)-CH3 189 °C 47 1.092 g/ml Disolventes polares próticos Ácido acético CH3-C(=O)OH 118 °C 6.2 1.049 g/ml n-Butanol CH3-CH2-CH2-CH2-OH 118 °C 18 0.810 g/ml Isopropanol (IPA) CH3-CH(-OH)-CH3 82 °C 18 0.785 g/ml 1-Propanol|n-Propanol CH3-CH2-CH2-OH 97 °C 20 0.803 g/ml Etanol CH3-CH2-OH 79 °C 24 0.789 g/ml Metanol CH3-OH 65 °C 33 0.791 g/ml Ácido fórmico H-C(=O)OH 100 °C 58 1.21 g/ml Agua H-O-H 100 °C 80 1.000 g/ml Características de los disolventes: Próticos-Apróticos
Los disolventes próticos son moléculas en general muy polares que contienen protones (H) ácidos y por lo tanto pueden formar enlaces de hidrógeno con los solutos. Los disolventes apróticos son aquellos que no contienen hidrógenos ácidos, por lo cual no pueden formar puentes de hidrógeno.
En la siguiente tabla, se establece una clasificación general de los disolventes considerando su carácter polar o apolar y la capacidad para ceder protones y formar enlaces de hidrógeno. Se muestran las propiedades que presentan los compuestos próticos y apróticos.
Tipos de Disolvente Características Próticos - Poseen un grupo funcional capaz de ceder protones (OH, NH, SH).
- Capacidad de formar puentes de hidrógeno.
- Polares.
- Ejemplos: agua, ácidos carboxílicos, alcoholes, aminas.
Apróticos polares - Carecen de grupos funcionales capaces de ceder protones.
- Constante dieléctrica alta.
- Ejemplos: DMSO, DMF, HMPA, nitrilos, cetonas, nitrocompuestos.
Apróticos apolares - Carecen de grupos funcionales capaces de ceder protones.
- Constante dieléctrica baja.
- Ejemplos: hidrocarburos (alifáticos, aromáticos, halogenados), éteres, ésteres, halogenuros de alquilo.
Véase también
- solubilidad
- disolvente
- Momento dipolar químico
- Polaridad química
Bibliografía
- Martínez Grau M.ª Ángeles, Csákÿ Aurelio, Técnicas Experimentales en síntesis orgánica. Ed. Síntesis.
- Lowery, T.H. y Richardson, K.S., Mechanism and Theory in Organic Chemistry, Harper Collins Publishers 3rd ed 1987.
- Christian Reichardt, Solvents and Solvents Effects in Organic Chemistry.
Enlaces externos
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