Fuerzas intermoleculares

Ana Zita
Ana Zita
Doctora en Bioquímica

Las fuerzas intermoleculares son las interacciones que existen entre moléculas, es decir, cómo se atraen o rechazan las moléculas cuando están juntas. Estas atracciones o repulsiones se producen entre cargas positivas y negativas que se forman dentro de cada molécula.

Las fuerzas intermoleculares son importantes para mantener los estados de agregación de la materia: sólido, líquido y gaseoso. Sin estas, todo existiría en forma de gas, sin contacto entre las moléculas.

Por ejemplo, la fuerza intermolecular entre las moléculas de agua en el hielo es mayor que la presente entre moléculas de agua líquida.

Estas fuerzas son más débiles que las fuerzas intramoleculares, como los enlaces iónicos y covalentes dentro de una molécula.

Hay diversos tipos de fuerzas intermoleculares entre iones, moléculas polares y moléculas no polares, como se muestra a continuación:

tipos de fuerzas intermoleculares esquema

Fuerzas ion-dipolo

Son las interacciones que se producen entre los iones y moléculas polares. Esta es menor que la fuerza de atracción entre los iones.

Gracias a las fuerzas ion-dipolo la sal de cocina se disuelve en agua. El cloruro de sodio (la sal de cocina) está formado por un ion positivo y un ion negativo. El agua es una molécula polar, donde el oxígeno atrae al ion positivo, mientras los hidrógenos atraen al ion negativo.

fuerzas intermoleculares ion-dipolo entre cloruro de sodio y el agua
El agua y los iones del cloruro y de sodio interactúan a través de fuerzas ión-dipolo.

Fuerzas de Van der Waals

Las fuerzas de Van der Waals agrupan las fuerzas de atracción y repulsión entre moléculas polares y no polares. Reciben este nombre por el científico holandés Johannes van der Waals, quien dedicó su vida a estudiar este tipo de interacciones. Entre las fuerzas de Van der Waals tenemos:

Fuerzas dipolo-dipolo

Se producen cuando dos o más moléculas polares interactúan. La polaridad de las moléculas y la distancia entre ellas contribuyen a la mayor fuerza entre dipolos.

Un ejemplo de fuerza dipolo-dipolo lo tenemos entre moléculas de cloroformo. Este compuesto presenta un polo negativo y un polo positivo. El polo positivo de una molécula atrae el polo negativo de otra molécula.

fuerzas dipolo-dipolo entre moleculas de cloroformo
El cloroformo CHCl3 es una molécula dipolar con cargas parciales positivas y negativas que pueden establecer interacciones dipolo-dipolo.

Fuerzas dipolo inducido

Esta se produce cuando una molécula polar "induce" o provoca que se forme un dipolo en la molécula no polar. Por un instante, la molécula no polar se transforma en polar, con cargas positiva y negativa.

Por ejemplo, el agua H2O (molécula polar) induce el movimiento de los electrones en el oxígeno O2 (molécula no polar) de manera que se produce un momento dipolar, donde los polos iguales se repelen y los polos opuestos se atraen.

formacion de un dipolo inducido entre una molecula polar el agua y una molecula no polar el oxigeno molecular
Una molécula polar, como el agua, puede provocar la formación de un dipolo en una molécula no polar, como el oxígeno molecular.

Fuerzas de dispersión de London

Las fuerzas de London son las interacciones que se producen entre moléculas no polares o entre los gases nobles. Estas fuerzas depende de la facilidad con la cual la nube de electrones puede distorsionarse en una molécula.

Reciben este nombre por el físico alemán-americano Fritz London, quien estableció la existencia de las fuerzas de dispersión entre los átomos de los gases nobles.

Encontramos fuerzas de London entre las moléculas de aceite y otras grasas e hidrocarburos como la gasolina y el queroseno.

fuerzas de dispersion de London entre moleculas no polares
La nube electrónica de una molécula de metilpentano favorece la formación de regiones ricas y regiones pobres en electrones que se atraen entre sí por las fuerzas de London.

Enlace o puente de hidrógeno

El puente de hidrógeno es una interacción que se produce entre un hidrógeno unido a un átomo electronegativo en una molécula y un átomo electronegativo en otra molécula. Los átomos electronegativos que favorecen el puente de hidrógeno son el nitrógeno, el oxígeno y el flúor.

Esta es una de las fuerzas intermoleculares de mayor valor, aunque no tan fuerte como un enlace covalente. En el puente de hidrógeno no se comparten electrones.

El enlace de hidrógeno se denota por una línea punteada: O-H...O.

Por ejemplo, la molécula de etanol presenta un oxígeno unido a un átomo de hidrógeno. El oxígeno atrae con más facilidad los electrones, por lo que la molécula de etanol es polar, el hidrógeno queda casi desprovisto de electrones. Esto le otorga una carga parcial positiva al hidrógeno.

Cuando una molécula de etanol se acerca a otra, el hidrógeno unido al oxígeno establece una interacción con los electrones no compartido del oxígeno del otro etanol, formando un puente de hidrógeno o un enlace de hidrógeno.

los puentes de hidrogeno entre cuatro moleculas de etanol
Entre las moléculas de etanol se forman puentes de hidrógeno.

El puente de hidrógeno tiene una especial importancia en la estructura de las moléculas biológicas, como las proteínas y los ácidos nucleicos. Por ejemplo, cuando cocinamos un huevo, la clara se vuelve blanca porque la temperatura aumenta el movimiento de las moléculas que se mueven y rompen los puentes de hidrógeno de las proteínas.

Cuando el agua hierve se rompen los puentes de hidrógeno entre moléculas de agua, pero la molécula de agua no se altera.

Vea también:

Referencias

Noyes, K., Cooper, M.M. (2019). Investigating Student Understanding of London Dispersion Forces: A Longitudinal Study. Journal Chemical Eucation 96; 1821-1832. DOI: 10.1021/acs.jchemed.9b00455

Zumdahl, S.S., Zumdahl, S.A. (2014) Chemistry. Ninth Edition. Brooks/Cole. Belmont.