Objetivos de aprendizaje
- Definir las fuerzas de Van der Waals.
- Describe las interacciones dipolo-dipolo.
- Describe las fuerzas de dispersión de London.
¿Cómo mantenerlo fresco?
Los dispositivos de imágenes por resonancia magnética (RMN) utilizan nitrógeno líquido para enfriar los imanes superconductores. El nitrógeno es un gas a temperatura ambiente y se licua a -195,8 ° C. Su vecino en la tabla periódica (oxígeno) hierve a -182,95 ° C. Las interacciones entre las moléculas de nitrógeno (N 2) son más débiles, por lo que el punto de ebullición es menor. Las interacciones entre moléculas no polares dependen del grado de fluctuación de electrones dentro de la molécula.
Fuerzas de Van der Waals
El primer tipo de fuerza intermolecular que que consideraremos se denominan fuerzas de van der Waals, en honor al químico holandés Johannes van der Waals (1837-1923). Las fuerzas de Van der Waals son la fuerza intermolecular más débil y consisten en fuerzas dipolo-dipolo y fuerzas de dispersión.
Fuerzas dipolo-dipolo
Las fuerzas dipolo-dipolo son las fuerzas de atracción que ocurren entre fuerzas polares moléculas. Una molécula de cloruro de hidrógeno tiene un átomo de hidrógeno parcialmente positivo y un átomo de cloro parcialmente negativo. En una colección de muchas moléculas de cloruro de hidrógeno, se alinearán de modo que las regiones con carga opuesta de las moléculas vecinas estén cerca una de la otra.
Figura 1. Las fuerzas dipolo-dipolo son el resultado de la atracción del extremo positivo de un dipolo al extremo negativo de un dipolo vecino.
Las fuerzas dipolo-dipolo son de naturaleza similar, pero mucho más débiles que los enlaces iónicos.
Fuerzas de dispersión de Londres
Las fuerzas de dispersión también se consideran un tipo de fuerza de van der Waals y son las más débiles de todas las fuerzas intermoleculares. A menudo se les llama fuerzas de Londres en honor a Fritz London (1900-1954), quien propuso por primera vez su existencia en 1930. Las fuerzas de dispersión de Londres son las fuerzas intermoleculares que ocurren entre átomos y entre moléculas no polares como resultado del movimiento de electrones.
La nube de electrones de un átomo de helio contiene dos electrones, que normalmente se puede esperar que estén igualmente distribuidos espacialmente alrededor del núcleo. Sin embargo, en un momento dado, la distribución de electrones puede ser desigual, lo que da como resultado un dipolo instantáneo. Este dipolo débil y temporal influye posteriormente en los átomos de helio vecinos a través de la atracción y repulsión electrostáticas. Induce un dipolo en los átomos de helio cercanos.
Figura 2. Una vida corta o dipolo instantáneo en un átomo de helio.
Los dipolos instantáneos e inducidos se atraen débilmente entre sí. La fuerza de las fuerzas de dispersión aumenta a medida que aumenta el número de electrones en los átomos o moléculas no polares.
El grupo halógeno consta de cuatro elementos que toman la forma de moléculas diatómicas no polares. La siguiente tabla muestra una comparación de los puntos de fusión y ebullición de cada uno.
| Molécula | Número total de electrones | Punto de fusión (° C) | Punto de ebullición ( ° C) | Estado físico a temperatura ambiente |
| F 2 | 18 | -220 | -188 | gas |
| Cl 2 | 34 | -102 | -34 | gas |
| Br 2 | 70 | -7 | 59 | líquido |
| I 2 | 106 | 114 | 184 | sólido |
Las fuerzas de dispersión son más fuertes para las moléculas de yodo porque tienen la mayor cantidad de electrones. Las fuerzas relativamente más fuertes dan como resultado puntos de fusión y ebullición que son los más altos del grupo halógeno. Estas fuerzas son lo suficientemente fuertes como para mantener juntas las moléculas de yodo en estado sólido a temperatura ambiente. Las fuerzas de dispersión son progresivamente más débiles para el bromo, el cloro y el flúor y esto se ilustra en sus puntos de fusión y ebullición cada vez más bajos. El bromo es un líquido a temperatura ambiente, mientras que el cloro y el flúor son gases cuyas moléculas están mucho más separadas unas de otras. Las fuerzas intermoleculares son casi inexistentes en el estado gaseoso, por lo que las fuerzas de dispersión en el cloro y el flúor solo se pueden medir a medida que la temperatura disminuye y se condensan en el estado líquido.
Resumen
- Las fuerzas de Van der Waals son interacciones débiles entre moléculas que involucran dipolos.
- Las moléculas polares tienen interacciones permanentes dipolo-dipolo .
- Las moléculas no polares pueden interactuar mediante las fuerzas de dispersión de Londres.
Practicar
Utilice el enlace a continuación para responder las siguientes preguntas:
- ¿Qué son las atracciones intermoleculares?
- ¿Qué tan frío debe ponerse el helio antes de formar un líquido?
- ¿Pueden de moléculas se mantienen unidas por fuerzas de dispersión?
- ¿Las moléculas largas y delgadas desarrollan dipolos más fuertes o más débiles que las moléculas de grasa cortas?
Repaso
- ¿Qué fuerzas de atracción se desarrollan entre moléculas polares?
- ¿Qué crea las fuerzas de dispersión de Londres? ?
- ¿Son permanentes o temporales las fuerzas de dispersión de Londres?
- ¿Son las fuerzas de dispersión del Cl 2 más fuertes o más débiles que las del Br2?
Glosario
- Fuerzas dipolo-dipolo: Las fuerzas de atracción que ocurren entre las moléculas polares
- Fuerzas de dispersión de Londres : Las fuerzas intermoleculares que ocurren entre átomos y entre no po moléculas lar como resultado del movimiento de electrones.
- Fuerzas de Van der Waals: La fuerza intermolecular más débil y consiste en fuerzas dipolo-dipolo y fuerzas de dispersión.