FUERZAS INTERMOLECULARES

FUERZAS INTERMOLECULARES

Dentro de una molécula, los átomos están unidos mediante fuerzas intramoleculares (enlaces iónicos, metálicos o covalentes, principalmente). Estas son las fuerzas que se deben vencer para que se produzca un cambio químico. Son estas fuerzas, por tanto, las que determinan las propiedades químicas de las sustancias.

Sin embargo existen otras fuerzas intermoleculares que actúan sobre distintas moléculas o iones y que hacen que éstos se atraigan o se repelan. Estas fuerzas son las que determinan las propiedades físicas de las sustancias como, por ejemplo, el estado de agregación, el punto de fusión y de ebullición, la solubilidad, la tensión superficial, la densidad, etc.

Por lo general son fuerzas débiles pero, al ser muy numerosas, su contribución es importante. La figura inferior resume los diversos tipos de fuerzas intermoleculares. Pincha en los recuadros para saber más sobre ellas.

FUERZAS DE POLARIDAD (DIPOLO-DIPOLO) Una molécula es un dipolo cuando existe una distribución asimétrica de los electrones debido a que la molécula está formada por átomos de distinta electronegatividad. Como consecuencia de ello, los electrones se encuentran preferentemente en las proximidades del átomo más electronegativo. Se crean así dos regiones (o polos) en la molécula, una con carga parcial negativa y otra con carga parcial positiva (Figura inferior izquierda). Cuando dos moléculas polares (dipolos) se aproximan, se produce una atracción entre el polo positivo de una de ellas y el negativo de la otra. Esta fuerza de atracción entre dos dipolos es tanto más intensa cuanto mayor es la polarización de dichas moléculas polares o, dicho de otra forma, cuanto mayor sea la diferencia de electronegatividad entre los átomos enlazados (Figura inferior derecha). Los enlaces serán tanto más polares cuanto mayor sea la diferencia de electronegatividad entre los átomosenlazados (ver tabla inferior). Electronegatividad de algunos elementos La electronegatividad en la Tabla Periódica En el fluoruro de hidrógeno, por ejemplo, el F es más electronegativo que el H porque su núcleo, con 9 cargas positivas, atrae a los e- compartidos con el H con más fuerza que el núcleo del H, con una sóla carga positiva. Por lo tanto, los e- compartidos por covalencia estarán más próximos al F que al H y la molécula forma un dipolo permanente (Figura de la izquierda). Un ejemplo particularmente interesante de las interacciones dipolo-dipolo son los puentes de hidrógeno. El momento dipolar (m) es un vector (orientado hacia la carga negativa y cuya magnitud depende de la intensidad de la carga y de la distancia entre los átomos) que permite cuantificar la asimetría de cargas en la molécula (Figura inferior izquierda). La forma de la molecula también afecta al momento dipolar (Figura inferior derecha). BIBLIOGRAFIA: http://www.ehu.es/biomoleculas/moleculas/fuerzas.htm INTERRACCIONES FUENTES DE HIDROGENO No debés confundir la palabra “unión” que suele utilizarse para nombrar esta fuerza intermolecular. No se trata de una unión química sino una fuerza intermolecular. Para que exista unión puente hidrógeno la molécula debe cumplir una condición: que exista un átomo de hidrógeno unido directamente a un átomo muy electronegativo (F, O ó N). En realidad la unión puente hidrógeno es un caso particular de la fuerza dipolo permanente, en el cual al ser mayor la fracción de carga que se separa, es más intensa. Las moléculas que presentan la posibilidad de unión puente hidrógeno presentarán entonces las tres fuerzas intermoleculares (London, dip–dip y pte. Hidrógeno). Es el caso del agua. Es importante que notes que la unión puente Hidrógeno es la que se produce entre el átomo electronegativo de una molécula y el hidrógeno de otra molécula, porque se trata de una fuerza intermolecular (aunque existen también uniones puente hidrógeno intramoleculares).  No es la unión entre el átomo electronegativo y el hidrógeno dentro de la molécula, como muchas veces suelen confundir los alumnos. Las uniones puente hidrógeno son las responsables de que exista el agua líquida a temperatura ambiente, y con ello de que exista la vida tal cual la conocemos. Además son muy importantes a nivel biológico.  Las fuerzas puente hidrógeno son 10 veces más intensas que las dipolo permanente y éstas son 10 veces más intensas que las fuerzas de London. Pero hay que tener en cuenta un factor que puede hacer aumentar mucho las fuerzas de London y es el tamaño. Cualquiera de estas tres fuerzas intermoleculares es mucho menos intensa que cualquier unión química, sea iónica, metálica o covalente. En realidad se trata en todos los casos de interacciones de tipo electrostático y lo que diferencia una unión química de las fuerzas intermoleculares es precisamente la intensidad de la fuerza que mantiene unidas a las partículas (átomos, iones o moléculas).  de estas interacciones que son las que pueden darse en sustancias puras, existen interacciones entre partículas diferentes; pueden ser entre ión y dipolo permanente, como en el caso de la solubilidad de un compuesto iónico en agua; o entre dipolo permanente y dipoloinducido, como en el caso de la solubilidad de un compuesto no inducido, como en el caso de la solubilidad de un compuesto no polar como cloro o dióxido de carbono en agua. Las fuerzas intermoleculares son las responsables de mantener unidas a las moléculas cuando una sustancia molecular se encuentra en el estado líquido o sólido. Las fuerzas intermoleculares están directamente relacionadas con el punto de fusión o ebullición de las sustancias. ¿De qué manera? ¿Qué son el punto de fusión y  ebullición de una sustancia? ¿Existen fuerzas intermoleculares en una sustancia iónica? ¿Qué fuerzas hay que  vencer para fundir y eventualmente llevar al estado gaseoso los cristales de una  sustancia iónica? Podemos ahora relacionar todo y llegar a comparar propiedades como los puntos de fusión o ebullición de distintas sustancias simplemente conociendo su fórmula química. Fijate que el tipo de fuerza intermolecular depende de la polaridad de la molécula, para saber si una molécula es polar o no necesitamos conocer su geometría y para determinar su geometría tenemos que partir de su fórmula de Lewis.  Recorriendo el camino: Lewis geometría polaridad fuerzas intermoleculares podemos llegar a decir en muchos casos si una determinada sustancia tendrá mayor o menor punto de ebullición que otra, u ordenar varias sustancias con respecto a su punto de fusión o ebullición. Es importante que comprendas que al analizar se deben tener en cuenta todos los factores, y que no siempre es posible predecir, pero si es posible, teniendo los datos, dar una explicación. Es posible predecir en los casos en que tengo masa molecular (o tamaño) similar, en los cuales la diferencia estará dada por las fuerzas intermoleculares. O en el caso de tener las mismas fuerzas intermoleculares, en el cual la diferencia estará dada por la masa molecular (o tamaño), que hará aumentar las fuerzas de London. También en los casos en que las diferencias sean exageradamente grandes.  BIBLIOGRAFIA: http://www.quimiweb.com.ar/sitio/2009/4.B-FUERZAS_INTERMOLECULARES.pdf