Fuerzas Intermoleculares: Tipos, Ejemplos y su Influencia en las Propiedades de la Materia

Fuerzas Intermoleculares: Enlaces y Propiedades de la Materia

Los compuestos covalentes están formados por moléculas (salvo excepciones concretas como la sílice y el diamante, que se abordarán más adelante). En estado gaseoso, estas moléculas se encuentran aisladas. Sin embargo, surge la pregunta: ¿cómo se unen para formar líquidos y sólidos?

Las fuerzas que tienden a unir las moléculas de estos compuestos se denominan fuerzas intermoleculares.

Dado que las moléculas covalentes pueden ser polares o apolares, estas fuerzas se clasifican de la siguiente forma:

Fuerzas de Van der Waals

Como consecuencia de la estructura que presentan las moléculas, se producen entre ellas diferentes fuerzas de atracción. Estas fuerzas varían en intensidad y mantienen las moléculas más o menos unidas entre sí, determinando propiedades fundamentales de las sustancias, tales como:

• Estado de agregación
• Punto de ebullición
• Solubilidad
• Entre otras.

Las fuerzas de atracción intermoleculares se conocen colectivamente como fuerzas de Van der Waals. Dentro de estas, se destacan:

Fuerzas de London (o Fuerzas de Dispersión de London)

En las moléculas no polares, puede producirse transitoriamente un desplazamiento relativo de los electrones, originando un polo positivo y otro negativo (dipolo transitorio). Este fenómeno determina una atracción entre dichas moléculas, donde el polo positivo de una molécula atrae al polo negativo de la otra, y viceversa. Estas fuerzas de atracción son muy débiles y se denominan fuerzas de London.

Fuerzas Dipolo-Dipolo Inducido

En ciertas ocasiones, una molécula polar (dipolo), al estar próxima a otra no polar, induce en esta última un dipolo transitorio. Esto genera una fuerza de atracción intermolecular conocida como dipolo-dipolo inducido. Por ejemplo, el agua, cuya molécula es un dipolo, produce una pequeña polarización en la molécula no polar de oxígeno, transformándola en un dipolo inducido. Este mecanismo explica por qué el oxígeno y el dióxido de carbono, que son no polares, presentan cierta solubilidad en solventes polares como el agua.

Fuerzas Dipolo-Dipolo

Cuando dos moléculas polares (dipolos) se aproximan, se produce una atracción entre el polo positivo de una de ellas y el negativo de la otra. La intensidad de esta fuerza de atracción entre dos dipolos es directamente proporcional a la polarización de dichas moléculas. Estas fuerzas, llamadas dipolo-dipolo, se observan en moléculas covalentes polares como el sulfuro de hidrógeno (H₂S), el metanol (CH₃OH) o la glucosa (C₆H₁₂O₆). Sustancias con elevada polaridad suelen disolverse en solventes polares, como el agua.

Es importante destacar la jerarquía de intensidad de estas fuerzas:

Fuerzas Dipolo-Dipolo > Fuerzas Dipolo-Dipolo Inducido > Fuerzas de London

Puentes de Hidrógeno (o Enlaces de Hidrógeno)

Los puentes de hidrógeno son un caso particular y más intenso de las fuerzas dipolo-dipolo.

Se forman entre moléculas altamente polarizadas, donde uno de los elementos es muy electronegativo (como el flúor, el oxígeno o el nitrógeno) y el otro es un átomo de hidrógeno. El hidrógeno, al poseer una carga parcial positiva (δ+) y ser muy pequeño, permite un acercamiento significativo a otra molécula.

Las fuerzas que intervienen en el enlace de hidrógeno explican propiedades aparentemente anómalas del agua en comparación con otros compuestos de geometría y masa molecular similar. Por ejemplo, dada su masa molecular, el agua debería ser un gas difícilmente licuable, pero gracias a los puentes de hidrógeno, se presenta como líquido a temperatura ambiente.