Fuerzas intermoleculares
Fuerzas que actúan entre moléculas, no dentro de ellas. Mucho más débiles que los enlaces químicos, pero determinan propiedades físicas (puntos de fusión, ebullición, solubilidad, viscosidad).
Tipos (de menor a mayor fuerza)
1. Fuerzas de dispersión de London
- Presentes en todas las moléculas (incluso apolares).
- Origen: movimiento aleatorio de electrones → dipolos instantáneos que inducen dipolos en moléculas vecinas.
- Fuerza aumenta con:
- Tamaño molecular (más electrones).
- Área de contacto (moléculas alargadas > esféricas a misma masa).
- Explican por qué los gases nobles condensan a baja temperatura.
2. Dipolo-dipolo
- En moléculas con dipolo permanente (polares).
- Extremo δ⁺ de una molécula atrae δ⁻ de otra.
- Más fuertes que London a igual tamaño.
3. Puente de hidrógeno (enlace de hidrógeno)
Caso especial muy fuerte de dipolo-dipolo. Ocurre cuando:
- H está unido a F, O o N (elementos muy electronegativos).
- El H queda con fuerte carga parcial δ⁺.
- Interactúa con un par libre de F, O, N en otra molécula.
Consecuencias espectaculares
- Agua: punto de ebullición anormalmente alto (100 °C vs −60 °C predicho sin H-bonds).
- Tensión superficial alta del agua.
- Densidad del hielo menor que la del agua líquida (hielo flota).
- Emparejamiento A-T y G-C en el ADN.
- Estructura secundaria de proteínas (hélices α, hojas β).
4. Ion-dipolo
Entre un ion y una molécula polar. Importante en disolución de sales en agua.
- Ejemplo: Na⁺ rodeado por moléculas de H₂O (con δ⁻ apuntando al catión).
Tabla de magnitudes
| Interacción | Energía típica (kJ/mol) |
|---|---|
| Dispersión de London | 0,1-10 |
| Dipolo-dipolo | 1-10 |
| Puente de hidrógeno | 10-40 |
| Ion-dipolo | 10-50 |
| Enlace covalente (intramolecular) | 150-1000 |
| Enlace iónico (intramolecular) | ~800 |
Propiedades físicas que dependen de fuerzas intermoleculares
Puntos de fusión y ebullición
Más fuertes las fuerzas → mayor energía para separar las moléculas → más altos los puntos de cambio de fase.
Solubilidad
“Lo similar disuelve lo similar”:
- Sustancias polares disuelven polares (agua + etanol).
- Apolares disuelven apolares (aceite + hexano).
- Polares NO disuelven apolares (agua + aceite).
Viscosidad
Resistencia a fluir. Mayor con interacciones fuertes. Glicerol (muchos OH para puentes H) es mucho más viscoso que agua.
Tensión superficial
Cohesión entre moléculas en la superficie. Agua tiene tensión alta (insectos caminan sobre ella).
Volatilidad
Facilidad para evaporarse. Inversa a las fuerzas intermoleculares.
Ejemplos de compuestos
| Compuesto | Masa molar | Fuerza dominante | P. ebullición |
|---|---|---|---|
| H₂O | 18 g/mol | Puente de H | 100 °C |
| H₂S | 34 g/mol | Dipolo-dipolo | −60 °C |
| CH₄ | 16 g/mol | London | −162 °C |
| C₁₀H₂₂ (decano) | 142 g/mol | London (mucho) | 174 °C |
| NaCl | 58 g/mol | Iónica (intramolecular) | 1 413 °C |
En biología
Las fuerzas intermoleculares son biología:
- Estructura del ADN (H-bonds).
- Plegamiento de proteínas.
- Bicapa lipídica (fuerzas hidrofóbicas).
- Reconocimiento receptor-ligando.
- Visión, olfato.
En materiales
- Cristales moleculares: unidos solo por fuerzas intermoleculares (hielo, azúcar, yodo).
- Polímeros: propiedades macroscópicas dependen de la red de interacciones débiles.