Fuerzas de enlace de hidrógeno, dipolo-dipolo e ion-dipolo: Fuerzas intermoleculares fuertes

Fuerzas intermoleculares

Las fuerzas intermoleculares son fuerzas entre moléculas y las fuerzas intramoleculares actúan dentro de las moléculas.

Las fuerzas intermoleculares son las fuerzas que existen entre moléculas . No los confunda con las fuerzas intramoleculares, que son las fuerzas fuertes que mantienen unida a una molécula. ‘Intra’ significa adentro, por lo que estas son las fuerzas internas en una molécula. ‘Inter’ significa entre, por lo que estas son las fuerzas entre moléculas. Para recordar la diferencia entre inter e intra, siempre pienso en ‘interestatal’. En cada estado, hay una carretera interestatal que atraviesa más de un estado, como la Interestatal 80 que va desde el Océano Pacífico en California hasta el Océano Atlántico en Nueva York. Las fuerzas intermoleculares son más débiles que las fuerzas intramoleculares, pero siguen siendo muy importantes. Las dos fuerzas intermoleculares de las que estamos hablando en este video incluyen dipolo-dipolo e ion-dipolo.

Fuerzas dipolo-dipolo

Un dipolo es una molécula que tiene regiones tanto positivas como negativas. Aunque hablamos como si los electrones distribuyeran su tiempo de manera uniforme entre todos los átomos de una molécula, algunos elementos tienen más afinidad por los electrones que otros, y pasan más tiempo alrededor de ese átomo. También hablamos de que estas moléculas son polares. Una molécula polar es una molécula con un lado ligeramente positivo y un lado ligeramente negativo. Siempre pienso en los polos norte y sur de la tierra para ayudarme a recordar qué es una molécula polar. Una fuerza dipolo-dipolo es cuando el lado positivo de una molécula polar atrae el lado negativo de otra molécula polar. Para que este tipo de enlace funcione, las moléculas deben estar muy cerca unas de otras, como si estuvieran en un líquido.

Fuerzas ion-dipolo

Los cationes son átomos que han perdido un electrón de valencia, mientras que los aniones han ganado un electrón.

Una fuerza ion-dipolo es exactamente lo que dice su nombre. Es una fuerza entre un ion y una molécula dipolo. Recuerde que un ion es un átomo que ha ganado o perdido uno o más electrones y por lo tanto tiene carga negativa o positiva. Un catión es un átomo que ha perdido un electrón de valencia y, por tanto, tiene más protones positivos que electrones negativos, por lo que tiene carga positiva. Un anión es un átomo que ha ganado un electrón de valencia y está cargado negativamente.

Entonces, sabiendo que una molécula de dipolo tiene una ligera carga en cada lado y que los iones tienen cargas, ya sean negativas o positivas, puede comprender cómo se unirían. Los cationes se sentirían atraídos por el lado negativo de una molécula polar, y los aniones serían atraídos por el lado positivo.

Enlace de hidrógeno

Los enlaces de hidrógeno son las más fuertes de todas las fuerzas intermoleculares.

En pocas palabras, un enlace de hidrógenoes una atracción entre un hidrógeno ligeramente positivo en una molécula y un átomo ligeramente negativo en otra molécula. Los enlaces de hidrógeno son fuerzas dipolo-dipolo. La gran diferencia de electronegatividad entre los átomos de hidrógeno y varios otros átomos, como el flúor, el oxígeno y el nitrógeno, hace que el enlace entre ellos sea polar. Los otros átomos tienen más afinidad por los electrones compartidos, por lo que se cargan ligeramente negativamente y el hidrógeno se carga ligeramente positivamente. Los átomos de hidrógeno son pequeños, por lo que pueden acercarse a otros átomos. Esto les permite acercarse mucho al par de electrones no compartidos ligeramente cargados negativamente de un átomo cercano y crear un enlace con él. Un enlace de hidrógeno generalmente se representa como una línea de puntos entre el hidrógeno y el par de electrones no compartidos del otro átomo electronegativo. Se parece a esto:

Representación de un enlace de hidrógeno

Los enlaces de hidrógeno son las más fuertes de todas las fuerzas intermoleculares. Son extremadamente importantes para afectar las propiedades del agua y las moléculas biológicas, como las proteínas. El agua es un gran ejemplo de enlace de hidrógeno. El agua es una molécula polar compuesta por dos hidrógenos y un oxígeno. El oxígeno es ligeramente negativo, mientras que los hidrógenos son ligeramente positivos. Los hidrógenos forman enlaces de hidrógeno con el oxígeno de moléculas adyacentes. Entonces, esas moléculas forman más enlaces con otras moléculas de agua adyacentes. Se parece a esto:

Cuando el hidrógeno se une con el oxígeno de las moléculas cercanas, esas moléculas forman más enlaces.

Estos enlaces pueden ser relativamente débiles por sí mismos, pero cuando tienes muchos juntos, como en el caso del agua, se vuelven muy fuertes. Estos enlaces ayudan a mantener el agua en estado líquido para una amplia gama de temperaturas. Los enlaces de hidrógeno hacen del agua un buen disolvente porque forma fácilmente enlaces de hidrógeno con otras sustancias. El enlace de hidrógeno también es importante en biología porque, entre otras cosas, afecta la forma en que se pliega una molécula de proteína, lo que afecta sus propiedades funcionales.

Efectos de las fuerzas intermoleculares

Las fuerzas intermoleculares hacen que las moléculas se comporten de maneras que no predeciríamos solo a partir de sus estructuras moleculares. Estas fuerzas afectan el punto de ebullición, la evaporación y la solubilidad de ciertas moléculas. El punto de ebullición de ciertos líquidos aumenta debido a las fuerzas intermoleculares. Para que una sustancia hierva, las moléculas que estaban juntas en el líquido tienen que separarse más. Las fuerzas intermoleculares dificultan que las moléculas se separen porque se atraen entre sí, por lo que se necesita más energía, lo que a su vez hace que la temperatura a la que algo hierva sea mucho más alta. Esta es la misma idea, solo que la opuesta, para cambiar el punto de fusión de los sólidos. Las fuerzas intermoleculares de un sólido lo mantienen en estado sólido durante más tiempo de lo que se esperaría porque no lo hace.

Las fuerzas intermoleculares dificultan el proceso de evaporación.

Evaporación

Resumen de la lección

Las fuerzas intermoleculares son las fuerzas que existen entre moléculas. Aunque más débiles que las fuerzas intramoleculares, siguen siendo lo suficientemente fuertes como para tener efectos sobre el punto de ebullición, el punto de fusión, la evaporación y la solubilidad de las sustancias. Una fuerza dipolo-dipolo es cuando el lado positivo de una molécula polar atrae el lado negativo de otra molécula polar. Una fuerza ion-dipolo es una fuerza entre un ion y una molécula polar. Un enlace de hidrógeno es una fuerza dipolo-dipolo y es una atracción entre un hidrógeno ligeramente positivo en una molécula y un átomo ligeramente negativo en otra molécula. Los enlaces de hidrógeno son importantes en las propiedades del agua y en ciertas moléculas biológicas, como las proteínas.

Los resultados del aprendizaje

Después de esta lección en video, podrá:

• Distinguir entre fuerzas intermoleculares y fuerzas intramoleculares
• Definir fuerzas dipolo-dipolo, fuerzas ion-dipolo y enlaces de hidrógeno
• Explicar los efectos de las fuerzas intermoleculares sobre las propiedades de ciertas moléculas.
• Resumir por qué los enlaces de hidrógeno son importantes