Fuerzas intermoleculares: tipos, características y ejemplos (dipolo, enlace de hidrógeno y London)

Fuerzas intermoleculares

Cuando los átomos se unen mediante fuerzas intramoleculares representadas por cualquiera de los enlaces ya mencionados, forman moléculas. Por ejemplo, cada molécula de agua está formada por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno unidos mediante enlaces covalentes. Sin embargo, el agua es una sustancia que, además de encontrarse en estado gaseoso, puede ser líquida o sólida (hielo), lo cual implica la intervención de fuerzas intermoleculares que permiten la unión de las moléculas de agua entre sí, ya que si no existiera ninguna fuerza de enlace entre ellas, el agua siempre se encontraría en estado gaseoso.

Fuerzas de Van der Waals

Las fuerzas intermoleculares o fuerzas de Van der Waals pueden dividirse en tres grandes grupos:

• Las debidas a la existencia de dipolos permanentes.
• Las del enlace de hidrógeno.
• Las debidas a fenómenos de polarización transitoria (fuerzas de London).

Atracción entre dipolo y dipolo

Esta unión intermolecular se presenta entre moléculas unidas por un enlace covalente polar. La interacción dipolo-dipolo es la atracción que ejerce el extremo positivo de una molécula por el negativo de otra semejante. En el cloruro de hidrógeno, por ejemplo, el hidrógeno relativamente positivo de una molécula es atraído por el cloro relativamente negativo de otra.

Enlace de hidrógeno

Es una unión de tipo intermolecular generada por un átomo de hidrógeno que se halla entre dos átomos fuertemente electronegativos. Solo los átomos de flúor (F), oxígeno (O) y nitrógeno (N) tienen la electronegatividad y las condiciones necesarias para intervenir en un enlace de hidrógeno. La clave de la formación de este tipo de enlace es el carácter fuertemente polar del enlace covalente entre el hidrógeno (H) y otro átomo (por ejemplo, O). La carga parcial positiva originada en el átomo de hidrógeno atrae a los electrones del átomo de oxígeno de una molécula vecina.

Dicha atracción se ve favorecida cuando ese otro átomo es tan electronegativo que tiene una elevada carga parcial negativa. El hidrógeno es el único átomo capaz de formar este tipo de enlace de forma tan característica porque, al ser muy pequeño, permite que los átomos más electronegativos de las moléculas vecinas puedan aproximarse lo suficiente a él, de modo que la fuerza de atracción resulte bastante intensa.

Fuerzas de London

Las fuerzas de dispersión, también conocidas como fuerzas de dispersión de London —en honor al científico Fritz London—, son fuerzas intermoleculares que tienen lugar entre moléculas no polares, donde pueden aparecer dipolos instantáneos o inducidos. Cuando se representan los orbitales de átomos y moléculas, la distribución de los electrones (es decir, la densidad electrónica) suele considerarse como un valor promediado en el tiempo. Lo que da origen a la atracción entre moléculas vecinas son las oscilaciones respecto a dicho valor promediado en el tiempo.

Los átomos de los gases nobles nos proporcionan el ejemplo más sencillo. En promedio, la densidad electrónica debería ser esféricamente simétrica alrededor del núcleo atómico; sin embargo, la mayor parte del tiempo los electrones presentan una distribución asimétrica. En consecuencia, una parte del átomo puede tener una densidad electrónica mayor y otra menor, lo que genera dipolos instantáneos que inducen dipolos en átomos o moléculas vecinos y provocan la atracción característica de las fuerzas de London.