Fuerzas intermoleculares.

Fuerzas intermoleculares

Las fuerzas intermoleculares son fuerzas de atracción entre las moléculas. Estas fuerzas son las responsables del comportamiento no ideal de los gases. Estas fuerzas tienen más influencia en las fases condensadas de la materia, es decir, en los líquidos y los sólidos.

A diferencia de las fuerzas intermoleculares, las fuerzas intramoleculares mantienen  juntos a los átomos de una molécula. Estas fuerzas estabilizan a las moléculas individuales, mientras que las fuerzas intermoleculares son las principales responsables de las propiedades macroscópicas de la materia como el punto de fusión y punto de ebullición.

Las fuerzas intermoleculares suelen ser mas débiles que las intramoleculares; por esto es que es necesaria menor cantidad de energía para evaporar un líquido que para romper los enlaces de sus moléculas. En general, los puntos de ebullición y fusión de las sustancias reflejan la magnitud de da las fuerzas intermoleculares que actúan entre las moléculas

Por ejemplo, si para separar las moléculas de una sustancia A se requiere mayor energía que para una sustancia B, es porque las moléculas de la sustancia A están unidas por fuerzas intermoleculares mas fuertes que la sustancia B; por lo tanto el punto de ebullición de A será mayor que el de B.(entonces decimos que una mayor fuerza intermolecular afecta proporcional y directamente a el punto de ebullición y fusión)

Para poder comprender las propiedades de la materia condensada es necesario entender los diferentes tipos de fuerzas intermoleculares. Como lo son las fuerzas dipolo – dipolo, dipolo – dipolo inducido y las fuerzas de dispersión que integran o que los químicos denominan fuerzas de van der Waals.

Asi los iones y dipolos se atraen entre si mediante fuerzas electrostáticas conocidas como fuerzas ion – dipolo, que no son fuerzas de van der Waals. Asi mismo, el puente de hidrogeno es un tipo de interacción dipolo – dipolo particularmente fuerte, pero dado que solo unos pocos elementos participan en la formación del puente de hidrogeno, se le trata como de una categoría aparte.

Fuerzas dipolo – dipolo

Las fuerzas dipolo – dipolo son las fuerzas de atracción entre moléculas polares, es decir, entre moléculas que poseen momentos dipolares. Su origen es electrostático y se puede entender mediante la ley de Coulomb "la fuerza electrostática entre dos cargas puntuales es proporcional al producto de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa, y tiene la dirección de la línea que las une.”

En los liquidos, las moléculas polares no están unidas de manera tan rígida como en un solido, pero tienden a alinearse de manera que, en promedio, las interacciones de atracción sean máximas.

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Fuerzas de dispersión

¿Qué fuerzas de atracción se establecen entre las sustancias no polares? Si un ion o molecula polar se acerca a un átomo ( o molecula no polar), la distribución electrónica del átomo (o molecula) se distorciona por la fuerza que ejerce el ion o la molecula polar, dando lugar a una clase de dipolo. Se dice que el dipolo del átomo ( o molécula no polar) es un dipolo inducido porque la separación de sus cargas positivas y negativas se debe a la proximidad de un ion o molécula polar. La interacción de atracción entre un ion y un dipolo inducido se conoce como interacción de ion – dipolo inducido, en tanto que la atracción entre una molécula polar y el dipolo inducido se conoce como interacción dipolo – dipolo inducido.

La probabilidad de inducir un momento dipolo depende no solo de la carga del ion o de la fuerza del dipolo, sino también del grado de polarización del átomo o molécula, es decir, de que tan fácil se distorsione la distribución electrónica del átomo. En general, un átomo o molécula tiende a ser más polarizable a medida que aumenta su número de electrones y se hace más voluminosa la nube electrónica, de tal forma que los electrones no están fuertemente unidos al núcleo.

El carácter polarizable de los gases que contienen átomos o moléculas no polares como el helio y nitrógeno, les permite condensarse. En un átomo de helio, los electrones se mueven a una cierta distancia del núcleo. En un momento dado, los átomos pueden tener un momento dipolo, que se genera por las posiciones de los electrones. A este momento dipolo, se le llama dipolo instantáneo ya que solo dura una mínima fracción de segundo.

En un conjunto de átomos de He, es posible que el dipolo instantáneo de un solo átomo induzca un dipolo en cada uno de sus vecinos. En el instante siguiente, un dipolo instantáneo distinto puede generar dipolos temporales en los átomos que lo rodean. El punto importante de este tipo de interacción, es que produce fuerzas de dispersión, es decir, fuerzas de atracción que se generan por los dipolos temporales inducidos en los átomos o moléculas. A temperaturas muy bajas, las fuerzas de dispersión son lo bastante fuetes para mantener los átomos de He unidos y hacer que el gas se condense.

En 1930 Fritz London dio una interpretación de los dipolos temporales desde el punto de vista de la mecánica cuántica, ahí London demostró que la magnitud de esa fuerza de atracción es directamente proporcional al grado de polarización del átomo o molécula. Como se esperaría, las fuerzas de dispersión pueden ser muy débiles. Esto es valido para el helio que tiene un punto de ebullición de -269°C ( el He tiene solo dos electrones fuertemente unidos en el orbital 1s. En consecuencia, el átomo es poco polarizable.)

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