Fuerzas Intermoleculares

Las Fuerzas Intermoleculares, son fuerzas de atracción y repulsión entre las moléculas. El comportamiento molecular depende en gran medida del equilibrio (o falta de él) de las fuerzas que unen o separan las moléculas, y el estudio de esos fenómenos fue parte importante del desarrollo de la química física en el siglo XX.

Las fuerzas de atracción explican la cohesión de las moléculas en los estados liquido y sólido de la materia, y se llaman fuerzas de largo alcance o Fuerzas de Van der Waals en honor al físico holandés Johannes van der Waals. Estas fuerzas son las responsables de muchos fenómenos físicos y químicos como la adhesión, rozamiento, difusión, tensión superficial y la viscosidad.

Entre las diferentes fuerzas de orden intermoleculares que mantienen unidos los átomos dentro de la molécula y mantener la estabilidad de las moléculas individuales.

Hay varios tipos de interacciones:

-Fuerzas de orientación (aparecen entre moléculas con momento dipolar diferente) -Fuerzas de inducción (ion o dipolo permanente producen en una molécula apolar una separación de cargas por el fenómeno de inducción electrostática)

-Fuerzas de dispersión (aparecen en tres moléculas apolares).

En la naturaleza, las uniones entre molécula son de tipo dipolar, siendo las más características las fuerzas de Van der Waals y los puentes de hidrógeno.

Las fuerzas de atracción entre moléculas (monoatómicas o poliatómicas) sin carga neta se conocen con el nombre de fuerzasintermoleculares o fuerzas de van der Waals. Dichas fuerzas pueden dividirse en tres grandes grupos: las debidas a la existencia de dipolospermanentes, las de enlace de hidrógeno y las debidas a fenómenos de polarización transitoria (fuerzas de London). A continuación realizaremos un estudio elemental de cada uno de dichos grupos.

Fuerzas de Van der Waals:

Es una fuerza intermolecular atractiva, pero poco intensa, que se ejerce a distancia entre moléculas. Son fuerzas de origen eléctrico que pueden tener lugar entre dipolos instantáneos o inducidos y entre dipolos permanentes.

Las sustancias moleculares están formadas por moléculas individuales entre las que únicamente existen interacciones de tipo residual que son las responsables del enlace conocido como fuerza de Van der Waals. Pero este tipo de fuerza no sólo está presente en los sólo los sólidos moleculares, sino que también aparece entre los átomos o iones sometidos a cualquier clase de enlace, ya sea iónico, metálico o covalente; por eso se considera como una interacción residual.

Su energía es mucho menor que la de los otros tipos de enlace y normalmente aparezca enmascarada. Por otra parte, la interacción conocida como fuerza de Van der Waals se caracteriza también porque carece de carácter dirigido y porque opera a distancias mucho mayores.

Las fuerzas de Van der Waals pueden llegar a mantener ordenaciones cristalinas, pero los puntos de fusión de las sustancias covalentes son siempre bajos, ya que la agitación térmica domina; las fuerzas de Van der Waals son las únicas responsables de la estabilidad de estos gases nobles en estado sólido.

La mayor parte de las sustancias covalentes, a temperatura ambiente, son los gases o líquidos de punto de ebullición bajo (ejemplo: Agua).

En cuanto a la solubilidad, puede decirse que, en general, las sustancias covalentes son solubles en disolventes apolares y no en disolventes polares.

Se conocen algunos sólidos covalentes prácticamente infusibles e insolubles, que son excepción al comportamiento general descrito. Un ejemplo de esto es el diamante. La gran estabilidad de estas redes cristalinas se debe a que los átomos que las forman están unidos entre sí mediante enlaces covalentes. Para deshacer la red, es necesario romper estos enlaces, lo cual consume gran cantidad de energía.

Las fuerzas entre dipolos instantáneos o inducidos se producen entre moléculas apolares como es el caso del oxigeno, nitrógeno o cloro, y también entre átomos como el helio o neòn, y reciben el nombre de fuerzas de dispersión. Este tipo de fuerzas es el responsable de que estas sustancias pueden ser licuadas e incluso solidificadas. Las nubes electrónicas de las moléculas o delos átomos sufren vibraciones y producen dipolos con una orientación determinada, pero de vida muy breve ya que en un instante después el dipolo tiene la orientación contraria. Estos dipolos inducen otra deformación en las moléculas contiguas y originan fuerzas de atracción entre ellas.

Molécula Punto de ebullicion Estado físico (1 atm) *En términos relativos, si se da el valor 1 a la fuerza de unión de Van der Waals:

V. der Waals............1

P de Hidrógeno.......10

Enlace covalente.... 100

F2 -188ºC Gas

Cl2 -34ºC gas

Br2 58,8ºC líquido

I2 184,5ºC sólido

Las fuerzas entre dipolos permanentes se producen cuando las moléculas son polares, como el oxido de azufre (SO2) o el monóxido de carbono (CO), y existe atracción entre el polo de una molécula

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