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Fuerzas intermoleculares
Introducción
¡Hola!
Es un placer encontrarte, espero que sigas gozando de una excelente salud y tengas buen ánimo por aprender cosas nuevas de este curso, por ello te invito a la sexta clase titulada Fuerzas intermoleculares.del curso deQuímica Universitaria.
En el interior de las estructuras atómicas de la materia las fuerzas intermoleculares son el resultado de la acción entre las fuerzas de atracción y repulsión que unen a las moléculas.Es a través de la existencia de las fuerzas intermoleculares que se pueden explicar las propiedades de algunos líquidos tales como el punto de fusión, el punto de ebullición, e incluso la doble hélice del ADN.
La importancia de las fuerzas intermoleculares radica en que, gracias a ellas, están definidas las propiedades y por tanto los usos de las sustancias.A continuación, revisaremos cómo se forman, y representan estas fuerzas que mantienen unidas a las moléculas, también analizaremos su clasificación y ejemplos de su aplicación en sustancias comunes.Y para profundizar y visualizar a las fuerzas intermoleculares, revisaremos algunos materiales electrónicos que te ayudarán a una mejor comprensión de esta clase.
Así que te invito a poner todo el ánimo, ¡empecemos la clase!
Desarrollo del tema
3.4. Fuerzas intermoleculares
Las fuerzas que atraen a una molécula hacia otra, son de tipo electrostático.Actúan entre moléculas polares o aquellas en las que se puede inducir un dipolo.Con relación a su intensidad, que son más débiles que las fuerzas interatómicas de cualquiera de los enlaces químicos que vimos anteriormente.
Las principales fuerzas intermoleculares son los Puentes de Hidrógeno y las Fuerzas de Van der Waals.Ver figura 1.
De manera general la intensidad de las fuerzas intermoleculares es la siguiente:
4.3.1. Puentes de hidrógeno
De acuerdo con Chang (2017):
- Estas fuerzas intermoleculares se presentan en moléculas en las que se combinan el hidrógeno con átomos de alta electronegatividad como el flúor, oxígeno o nitrógeno.El ejemplo más común son los puentes de hidrógeno en las moléculas del agua.
- Se forma cuando los átomos de hidrógeno con carga positiva parcial son atraídos por los átomos de oxígeno de otras moléculas los cuales tienen carga parcial negativa.Ver figura 2.
- Los puentes de hidrógeno presentes en el hielo y el agua líquida son responsables de muchas de las propiedades inusuales que tiene el agua.
- Cada átomo de hidrógeno puede formar un puente con el par de electrones de una molécula adyacente y como el oxígeno tiene dos pares de electrones libres, puede formar otros dos puentes de hidrógeno con los átomos de hidrógeno que se encuentran cerca.Esto conduce a un arreglo tetraédrico de los átomos de hidrógeno alrededor de los átomos de oxígeno, con lo que se acumulan: dos átomos de hidrógeno con enlace covalente y dos átomos de hidrógeno que formaron puentes de hidrógeno.
- Cuando se agrega calor para fundir el hielo, se logra tener agua líquida a 0 ° C, si se sigue calentando hasta 4 ° C, la densidad cambia drásticamente, si se sigue agregando calor prácticamente ya no se ven cambios en el valor de la densidad .Lo anterior ocurre debido a la descomposición de la estructura regular del hielo.
- Debido a que la densidad cambia (aumenta) cerca del punto de congelación, en invierno cuando el agua se enfría, se congela la superficie de los lagos, mares y ríos de arriba hacia abajo.
- Pese a que el agua líquida no tiene la estructura regular del hielo sí posee algunos enlaces puente de hidrógeno los cuales, en cantidad, disminuyen cuando se incrementa la temperatura.Esto significa que para evaporar una masa de agua se requiere una alta cantidad de calor que rompa los puentes de hidrógeno, es por eso que el agua tiene un alto punto de ebullición.
- El ADN es una estructura que presenta una doble hélice de cadenas de fosfatos que están unidas a moléculas de azúcar, entre las uniones características que se encuentran los puentes de hidrógeno.
- Otros ejemplos de moléculas que se encuentran unidas por puentes de hidrógeno son el ácido fluorhídrico (HF) y el amoniaco (NH3).
4.3.2. Fuerzas de Londres
De acuerdo con Chang (2017):
- Este tipo de fuerza une moléculas: dipolo inducido-dipolo inducido, lo que significa que de origen parte de moléculas no polares.
- De manera general, las nubes electrónicas tienen forma esférica pero cuando las moléculas se aproximan entre sí, las fuerzas de atracción y repulsión entre sus electrones y núcleos, provocan la distorsión de las nubes electrónicas, es decir que inducen dipolos instantáneos que tienen la facilidad para formar fuerzas intermoleculares.Ver figura 3.
- Ejemplos de sustancias que presentan las fuerzas de London en su atracción intermolecular son: N2, O2, I2y CH4.
4.3.3. Fuerzas de Debye (dipolo-dipolo inducido)
De acuerdo con Chang (2017):
- Este tipo de unión ocurre cuando una molécula polar induce en una molécula adyacente no polar un dipolo instantáneo.Ver figura 4.
- Esto explica el motivo de por qué moléculas no polares como O2 se pueden disolver en el agua que es una molécula polar.
- La nube electrónica de la molécula polar provoca la distorsión de la nube electrónica de la no polar, reorientando las cargas electrostáticas, por tanto, se formarán uniones intermoleculares.
4.3.4. Fuerzas de Kesom (dipolo-dipolo)
De acuerdo con Chang (2017):
- Se presentan cuando moléculas polares se atraen entre sí electrostáticamente y al contar de origen con duplos permanentes las uniones intermoleculares son las más fuertes con relación a las otras fuerzas antes expuestas.
- Estas fuerzas tienen gran influencia tanto en la evaporación como en la condensación.
- Para romper estas uniones se requiere de una cantidad de energía considerable, a esta energía se le denomina entalpía de evaporación (ΔHv) o de condensación (ΔHc) según sea el caso.
- Para vencer estas fuerzas intermoleculares se debe agregar o retirar calor con suficiencia.Consecuentemente los compuestos polares tienen valores de entalpías mayores que las respectivas para compuestos no polares.
- Los compuestos polares presentan mayores temperaturas de fusión y de ebullición.Ver figura 5.
Es momento de ver el siguiente video para complementar el tema que estamos estudiando:
Para cerrar el desarrollo de la clase te invito a visitar este sitio donde encontrarás animaciones de las fuerzas intermoleculares, lo que sin duda te dará un enfoque visual de cómo se realizan estas atracciones entre las moléculas que conforman una cantidad determinada de materia. Fuerzas intermoleculares
Conclusión
Para concluir la clase repasemos lo siguiente:
- Las fuerzas que atraen a una molécula hacia otra, son de tipo electrostático.
- Actúan entre moléculas polares o aquellas en las que se puede inducir un dipolo.
- Los puentes de hidrógeno se forman cuando los átomos de hidrógeno con carga parcial positiva son atraídos por los átomos de oxígeno de otras moléculas los cuales tienen carga parcial negativa.
- Los puentes de hidrógeno presentes en el hielo y el agua líquida son responsables de muchas de las propiedades inusuales que tiene el agua.
- El ADN es una estructura que presenta una doble hélice de cadenas de fosfatos que están unidas a moléculas de azúcar, entre las uniones características que se encuentran los puentes de hidrógeno.Otros ejemplos de moléculas que se encuentran unidas por puentes de hidrógeno son el ácido fluorhídrico (HF) y el amoniaco (NH3).
- De manera general la intensidad de las fuerzas intermoleculares es la siguiente:
Dipolo-dipolo> dipolo-dipolo inducido> dipolo inducido-dipolo inducido.
- Las fuerzas de London son muy débiles porque unen moléculas no polares.
- Fuerzas de Debye (dipolo-dipolo inducido) ocurren cuando una molécula polar induce en una molécula adyacente no polar un dipolo instantáneo.
- Fuerzas de Keesom (dipolo-dipolo).Se presentan cuando moléculas polares se atraen entre sí electrostáticamente y al contar de origen con duplos permanentes las uniones intermoleculares son las más fuertes del grupo de las fuerzas de Van der Waals.
Es así que con esta breve conclusión, terminamos la clase y te doy una ¡gran felicitación por este logro!No olvides realizar y enviar correctamente ya tiempo la tarea asignada.Te espero en tu siguiente clase.
Fuentes de información
- Chang, R. y Goldsby, KA (2017).Química.CD.de México.McGraw-Hill.
- Textos científicos (8 de junio de 2021) Fuerzas intermoleculares.
Obtenido de: Fuerzas intermoleculares - Es Ciencia (8 de junio de 2021).Fuerzas intermoleculares (Fuerzas de Van der Waals).
