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• Filiberto Gonzalez

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FUERZAS INTERMOLECULARES Son fuerzas de atracción y repulsión. El comportamiento molecular depende en gran medida del equilibrio (o falta de él) de las fuerzas que unen o separan las moléculas. Las fuerzas de atracción, o de largo alcance, son responsables de la cohesión entre átomos o moléculas de un líquido o un sólido, y se oponen a la rotura o al corte. Son de naturaleza eléctrica, y se producen por interacción dipolo-dipolo (en moléculas polares), por inducción en un momento dipolar en moléculas polarizables, o por variaciones de la distribución de carga que inducen polarizaciones en moléculas contiguas (fuerzas de dispersión o de van der Waals). Estas fuerzas son las responsables de muchos fenómenos físicos y químicos como la adhesión, el rozamiento, la difusión, la tensión superficial y la viscosidad. Al aumentar el acercamiento entre las partículas, las fuerzas de atracción son atenuadas por las fuerzas repulsivas, o de corto alcance, las cuales disminuyen exponencialmente al aumentar la distancia. La energía de intercambio repulsiva es la responsable de la rigidez mecánica o impenetrabilidad de las moléculas y de los límites de compresibilidad de la materia.

Las fuerzas intermoleculares desempeñan un importante papel en la estructura de las moléculas orgánicas y en la condensación de los gases. FUERZAS ION - ION Son las que se establecen entre iones de igual o distinta carga: • Los iones con cargas de signo opuesto se atraen • Los iones con cargas del mismo signo se repelen La magnitud de la fuerza electrostática viene definida por la ley de Coulomb y es directamente proporcional a la magnitud de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa (Figura de la izquierda). Con frecuencia, este tipo de interacción recibe el nombre de puente salino. Son frecuentes entre una enzima y su sustrato, entre los aminoácidos de una proteína o entre los ácidos nucleicos y las proteínas Los aminoácidos cargados de una proteína pueden establecer enlaces iónicos (puentes salinos) dentro de una proteína o entre proteínas distintas

Las cargas positivas de la proteína (en azul) se disponen en torno a la hélice del DNA cargada negativamente

FUERZAS

ION – DIPOLO

Estas son interacciones que ocurren entre especies con carga. Las cargas similares se repelen, mientras que las opuestas se atraen. Es la fuerza que existe entre un ion y una molécula polar neutra que posee un momento dipolar permanente. las moléculas polares son dipolos: tienen un extremo positivo y un extremo negativo. Los iones positivos son atraídos al extremo negativo de un dipolo, en tanto que los iones negativos son atraídos al extremo positivo. Estas tienen enlaces entre sí

La magnitud de la energía de la interacción depende de la carga sobre el ion (Q), el momento dipolar del dipolo (µ), y de la distancia del centro del ion al punto medio del dipolo (d). Las fuerzas ion-dipolo son importantes en las soluciones de las sustancias iónicas en líquidos FUERZAS

DIPO – DIPOLO

Una atracción dipolo-dipolo es una interacción no covalente entre dos moléculas polares o dos grupos polares de la misma molécula si ésta es grande. Las moléculas que son dipolos se atraen entre sí cuando la región positiva de una está cerca de la región negativa de la otra

En un líquido las moléculas están muy cercanas entre sí y se atraen por sus fuerzas intermoleculares. Las moléculas deben tener suficiente energía para vencer esas fuerzas de atracción, y hacer que el líquido pueda entrar en ebullición. Si se requiere más energía para vencer las atracciones de las

moléculas del líquido A que aquéllas entre las moléculas del líquido B, el punto de ebullición de A es más alto que el de B. Recíprocamente, menores atracciones intermoleculares dan pie a puntos de ebullición más bajos FUERZAS

ION – DIPOLO

INDUCIDO

Tienen lugar entre un ión y una molécula apolar. La proximidad del ión provoca una distorsión en la nube electrónica de la molécula apolar que convierte (de modo transitorio) en una molécula polarizada. En este momento se produce una atracción entre el ión y la molécula polarizada. Un ejemplo de esta interacción es la interacción entre el ión Fe++ de la hemoglobina y la molécula de O2, que es apolar. Esta interacción es la que permite la unión reversible del O2 a la hemoglobina y el transporte de O2 desde los pulmones hacia los tejidos FUERZAS

DE

DISPERSIÓN LONDON

O FUERZAS

DE

Las fuerzas de dispersión son fuerzas atractivas débiles que se establecen fundamentalmente entre sustancias no polares, aunque también están presentes en las sustancias polares. Se deben a las irregularidades que se producen en la nube electrónica de los átomos de las moléculas por efecto de la proximidad mutua. La formación de un dipolo instantáneo en una molécula origina la formación de

un dipolo inducido en una molécula vecina de manera que se origina una débil fuerza de atracción entre las dos. PUENTE

DE

HIDRÓGENO

Es un tipo especial de interacción dipolo-dipolo entre el átomo de hidrógeno que está formando un enlace polar, tal como N—H, O—H, ó F—H, y un átomo electronegativo como O, N ó F. Esta interacción se representa de la forma siguiente: A—H•••B A—H•••A

A y B representan O, N ó F; A—H es una molécula o parte de una molécula y B es parte de otra. La línea de puntos representa el enlace de hidrógeno. Normalmente, los puntos de ebullición de compuestos que contienen a elementos del mismo grupo aumentan con el peso molecular. Los puentes de hidrógeno son especialmente fuertes entre las moléculas de agua y son la causa de muchas de las singulares propiedades de esta sustancia. Los compuestos de hidrógeno de elementos vecino al oxígeno y de los miembros de su familia en la tabla periódica, son gases a la temperatura ambiente: CH4, NH3, H2S, H2Te, PH3, HCl. En cambio, el H2O

es líquido a la temperatura ambiente, lo que indica un alto grado de atracción intermolecular.

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