Fuerzas Intermoleculares

INTERACCIONES DIPOLO INSTANTÁNEO-DIPOLO INDUCIDO

Sabemos hasta este momento que los átomos de un elemento son diferentes a los de otro,

fundamentalmente en el número de protones que hay en su núcleo y por tanto, en el número

de electrones que se encuentran alrededor de él. La diferencia en el número de electrones

y la manera en que éstos se encuentran distribuidos en los diversos niveles energéticos

u orbitales trae como consecuencia que los átomos de distintos elementos tengan

distintos tamaños. También sabemos que ese ordenamiento de los electrones en los orbitales

atómicos —la configuración electrónica—, determina qué tan atraídos se encuentran

esos electrones al núcleo, es decir, que los átomos de distintos elementos tienen distintos

502 SEGUNDA PARTE L a t e o r í a

Figura 14.3

Momentos dipolares globales en moléculas triatómicas. La suma vectorial

es cero en el CO2, pero es distinta de cero en el H2O.

dipolos de enlance

momento dipolar global = 0

H H

O C O

O

dipolos de enlance

momento dipolar global ≠ 0

Figura 14.4

Ejemplos de moléculas y su correspondiente

geometría.

No polar No polar Polar

Polar Polar

H Cl

Cl

O O

Cl

H

H H

H

N

H H

Cl

B

F

F F Cl

Cl

Figura 14.5

Algunos disolventes comunes y sus momentos

dipolares.

CH3

CH2

O

H

etanol,

CH3

CH2 CH2

CH2

CH2

CH3

CH3

CH3

C O

Cl

Cl

C

H

H

14-Garritz 8/1/05 01:36 Página 502

CAPÍTULO 14 Interacciones débiles 503

valores de energía de ionización. Tenemos también una idea acerca de qué tipo de átomos

son los que más van a atraer hacia sí a los electrones al formar enlaces con otros átomos y

llamamos electronegatividad a esta capacidad.

En este capítulo vas a aprender dos cosas: primero, a relacionar algunas propiedades

físicas observables de una sustancia, con la mayor o menor atracción que sienten entre sí

las partículas —átomos o moléculas— que la constituyen; y después, a encontrar la relación

entre la intensidad de la atracción con las propiedades microscópicas, a nivel de modelo

atómico.

CAPÍTULO

13

CAPÍTULO

14

INTRODUCCIÓN

1. Observa la tabla periódica y contesta, ¿en qué familia

de elementos crees que se encuentra la menor

interacción entre los átomos que los constituyen?

¿Será en la familia de los metales alcalinos?

¿En la de los halógenos?¿En la de los gases nobles

o inertes? Explica tu respuesta.

2. ¿Qué propiedad física observable, macroscópica,

te puede llevar a encontrar la respuesta a la pregunta

anterior? ¿Con qué característica microscópica,

a nivel de modelo atómico podríamos explicar

este comportamiento?

TE TOCA A TI:

Propiedades físicas y atracciones

Los gases inertes son gases monoatómicos a temperatura ambiente, lo que sugiere

que sus átomos se atraen poco entre sí. Además, el modelo del octeto de Lewis nos dice

que los átomos que forman estas sustancias tenderán a no ceder ni aceptar electrones para

formar enlaces con otros átomos. Todo esto sugiere que en esta familia es donde se encuentra

la menor interacción. Sin embargo, las propiedades físicas del helio, el neón, el

argón, el kriptón, el xenón y el radón, difieren considerablemente entre sí, tal como indican

las temperaturas de fusión y de ebullición incluidas en la tabla 14.2.

Tabla 14.2

Número atómico, radio de van der Waals, temperaturas de ebullición y fusión de los gases

inertes.

Elemento Número Radio de van Temperatura Temperatura de

atómico der Waals (pm) de fusión (K) ebullición (K)

Helio 2 122  4.18

Neón 10 160 24.4 27.13

Argón 18 191 83.6 87.29

Kriptón 36 198 115.8 120.26

Xenón 54 220 161.2 166.06

Radón 86  202 211

Imaginemos que tenemos a nuestras seis muestras en un refrigerador muy potente a

una temperatura de 3 K. En estas condiciones, el helio es un líquido y todas las demás

muestras son sólidas. Si proporcionamos algo de calor, lo que se manifestará en un aumento

en la temperatura, estaremos proporcionando energía que cada una de nuestras

muestras podrá utilizar para vencer las atracciones que existen entre los átomos que las

forman. Al subir la temperatura un poco por arriba de 4.18 K, los átomos de helio que se

encontraban unidos formando un líquido, empiezan a separarse originando helio gaseoso,

mientras que los demás elementos siguen siendo sólidos. Esto nos indica que, de los seis

gases nobles, es el helio en donde las fuerzas de atracción entre los átomos son más pe-

14-Garritz 8/1/05 01:36 Página 503

504 SEGUNDA PARTE L a t e o r í a

queñas. Se necesita menos energía para separar a los átomos de helio y pasar del estado

sólido al líquido, y de éste al gaseoso.

Al aumentar la temperatura, digamos hasta 26 K, habremos proporcionado energía suficiente

para que los átomos de neón, que estaban rígidamente unidos formando un sólido,

se separen ligeramente de modo que puedan ahora fluir unos a través de otros en forma

de un líquido. Si llevamos la temperatura arriba de 28 K, los átomos de neón romperán

las atracciones con sus vecinos y tendremos un gas. Que la temperatura de ebullición del

neón sea mayor que la temperatura de ebullición del helio, nos dice que tenemos que proporcionar

más energía para separar a los átomos de neón que para separar a los átomos de

helio. Es decir, las fuerzas de atracción entre los átomos de neón son mayores que las

fuerzas de atracción entre los átomos de helio.

Podemos seguir con el análisis de estos valores y encontraremos que las temperaturas

de fusión y ebullición en estas sustancias aumentan al ir aumentando el número atómico.

Esto significa que la cantidad de energía necesaria para separar a los átomos de estas sustancias,

y pasar del estado sólido al gaseoso, aumenta al incrementar el tamaño de los átomos

en cuestión. Dicho de otra manera, los átomos de los

...