Page 501 - Quimica - Undécima Edición

11.2 Fuerzas intermoleculares 471

La probabilidad de inducir un momento dipolar depende no sólo de la carga del ion
o de la fuerza del dipolo, sino también de la polarizabilidad del átomo o molécula, es
decir, de qué tan fácil se distorsiona la distribución electrónica del átomo (o molécula).
En general, un átomo o molécula tiende a ser más polarizable a medida que aumenta el
a)
número de electrones y se hace más difusa la nube electrónica . Por nube difusa se entien-
de una nube electrónica que se distribuye en un volumen considerable, de tal forma que
Dipolo inducido
los electrones no están fuertemente unidos al núcleo. Catión
El carácter polarizable de los gases que contienen átomos o moléculas no polares (por + – +
ejemplo, He y N 2 ) les permite condensarse. En un átomo de helio los electrones se mue-
ven a cierta distancia del núcleo. En un instante cualquiera los átomos pueden tener un b)
momento dipolar generado por las posiciones específi cas de los electrones. Este momento
dipolar se denomina dipolo instantáneo porque dura sólo una pequeña fracción de segun- Dipolo inducido
do. En otro instante, los electrones cambian de posición y el átomo tiene un nuevo dipo- Dipolo
– +
lo instantáneo, y así sucesivamente. Sin embargo, en un tiempo promedio (el tiempo que – +
toma medir un momento dipolar) el átomo no tiene momento dipolar porque los dipolos
c)
instantáneos se cancelan entre sí. En un conjunto de átomos de He, es posible que el di-
polo instantáneo de un solo átomo induzca un dipolo en cada uno de sus átomos vecinos Figura 11.4 a) Distribución
esférica de la carga en un átomo
(fi gura 11.5). En el siguiente instante, un dipolo instantáneo distinto puede crear dipolos
de helio. b) Distorsión ocasionada
temporales en los átomos de He que lo rodean. El punto importante es que este tipo de por el acercamiento de un catión.
interacción produce fuerzas de dispersión , es decir, fuerzas de atracción que se generan c) Distorsión ocasionada por el
a partir de los dipolos temporales inducidos en los átomos o moléculas. A temperaturas acercamiento de un dipolo.
muy bajas (y a velocidades atómicas reducidas), las fuerzas de dispersión son lo bastante
fuertes para mantener unidos los átomos de He y hacer que el gas se condense. Esto
también explica la atracción entre moléculas no polares. Por simplicidad utilizamos el término
2
En 1930, Fritz London ofreció una interpretación de los dipolos temporales desde el “fuerzas intermoleculares”, tanto para
átomos como para moléculas.
punto de vista de la mecánica cuántica. London demostró que la magnitud de esta fuerza
de atracción es directamente proporcional al grado de polarización del átomo o molécula.
Como se esperaría, las fuerzas de dispersión pueden ser muy débiles. Esto es válido para Tabla 11.2
el helio, que tiene un punto de ebullición de sólo 4.2 K o 2269°C. (Observe que el helio
tiene sólo dos electrones fuertemente unidos en el orbital 1s. En consecuencia, el átomo Puntos de fusión de
de helio es poco polarizable.) compuestos no polares
Las fuerzas de dispersión aumentan con la masa molar . Como las moléculas con semejantes
mayor masa molar suelen tener más electrones, las fuerzas de dispersión aumentan con el Punto de
número de electrones. Además, una mayor masa molar a menudo refl eja un átomo más Compuesto fusión (8C)
grande, y es más fácil alterar su distribución electrónica porque el núcleo atrae con menos
CH 4 2182.5
fuerza a los electrones externos. En la tabla 11.2 se comparan los puntos de fusión
CF 4 2150.0
de sustancias afi nes formadas por moléculas no polares. Como es de esperar, el punto de
CCl 4 223.0
fusión aumenta con el número de electrones en la molécula. Dado que todas estas mo-
léculas son no polares, las únicas fuerzas intermoleculares de atracción presentes son las CBr 4 90.0
fuerzas de dispersión. CI 4 171.0

2
Fritz London (1900-1954). Físico alemán. London fue un físico teórico cuyo principal trabajo se basó en la
superconductividad en helio líquido.

– + + – + – + – + + –
+ – + – + – + –
– + – +
+ – – + +
+ – + – –
– – + – +
+ – + +
+ + – + – + – + – –
– – – – + – +
+

Figura 11.5 Interacción entre dipolos inducidos. Estos patrones existen tan sólo momentáneamente; al instante siguiente se
distribuyen de otra forma. Este tipo de interacción es responsable de la condensación de los gases no polares.