4.6. Influencia de las fuerzas intermoleculares en las propiedades físicas

4.6. Influencia de las fuerzas intermoleculares en las propiedades
físicas
FUERZAS INTERMOLECULARES
Las fuerzas intermoleculares son la fuerza de atracción entre las moléculas.
Ejercen aún más influencia en las fases condensadas de la materia, es decir, en
los líquidos y los sólidos. A medida que baja la temperatura de un gas disminuye
la energía cinética promedio de sus moléculas. Así, a una temperatura
suficientemente baja, las moléculas ya no tienen energía suficiente para liberarse
de la atracción de las moléculas vecinas. En este momento, las moléculas se
acercan entre sí y forman pequeñas gotas de líquido. Esta transición de la fase
gaseosa
a
la
fase
líquida
se
le
conoce
como
condensación.
Sustancias como el oxígeno, hidrógeno, nitrógeno, dióxido de carbono, naftaleno,
agua, amoniaco, etc, muchas de las cuales se encuentran, a temperatura y
presión ordinarias, en forma de gases constituidos por moléculas de una gran
estabilidad pues resisten, en general, temperaturas elevadas sin
descomponerse. En cambio cuando se hallan en estado sólido o líquido tienen
por lo general bajos puntos de fusión y de ebullición.
Por otra parte, los sólidos de esta clase no se disuelven en disolventes del tipo del
agua, haciéndolo en los del tipo del benceno y no conducen la corriente eléctrica
en estado líquido ni tampoco lo hacen sus disoluciones. El comportamiento de
estas sustancias hace suponer la existencia de fuertes uniones intramoleculares
dada la estabilidad de dichas moléculas, y de débiles uniones intermoleculares,
teniendo presente la facilidad con que se logra separar las moléculas. Es decir, se
pone de manifiesto la existencia en este tipo de sustancias de dos formas de
enlace asociadas, denominándose a la primera enlace covalente y conociéndose
las débiles interacciones intermoleculares como fuerzas de van der Waals
A diferencia de las fuerzas intermoleculares, las fuerzas intramoleculares
mantienen juntos a los átomos de una molécula. Las fuerzas intramoleculares
estabilizan a las moléculas individuales en tanto que las fuerzas intermoleculares
son las principales responsables de las propiedades macroscópicas de la materia
(por ejemplo, punto de fusión y punto de ebullición).
En general, las fuerzas intermoleculares son más débiles que las fuerzas
intramoleculares, por ello, se necesita menos energía para evaporar un líquido que
para romper los enlaces de sus moléculas. Por ejemplo, se necesita
aproximadamente 41 KJ de energía para evaporar un mol de agua en su punto de
ebullición, pero se requiere unos 930 KJ de energía para romper los 2 enlaces OH en 1 mol de moléculas de agua. En general, los puntos de ebullición de las
sustancias reflejan la magnitud de las fuerzas intermoleculares que actúan entre
las moléculas. En el punto de ebullición se debe suministrar suficiente energía
para superara las fuerzas de atracción entre las moléculas antes de que entren a
la fase de vapor. Sí es necesaria más energía para separar las moléculas de la
sustancia A que de la sustancia B. El mismo principio se aplica también al punto
de fusión de las sustancias. Por lo general, los puntos de fusión por las sustancias
aumentan con la intensidad de las fuerzas intermoleculares.
Para comprender las propiedades de la materia condensada es necesario
entender los diferentes tipos de fuerzas intermoleculares. Las fuerzas dipolodipolo, dipolo-dipolo inducido y las fuerzas de dispersión integran lo que los
químicos denominan fuerzas de van der Waals, nombradas así en reconocimiento
al físico holandés Johannes van der Waals (véase la sección 5.8). Los iones y los
dipolos se atraen entre sí mediante fuerzas electrostáticas conocidas como
fuerzas ion- dipolo, que no son fuerzas de van der Waals. El enlace de hidrógeno
es un tipo de interacción dipolo-dipolo particularmente fuerte. Dado que solo unos
cuantos elementos pueden participar en la formación del enlace del hidrógeno,
éste se trata como una categoría aparte. Según la fase de una sustancia, la
naturaleza de los enlaces químicos y los tipos de elementos presentes, en la
atracción total entre las moléculas pueden actuar distintos tipos de interacciones,
como se verá en seguida.