¿Existe la fuerza dipolo-dipolo en los sólidos?

Puntos clave

  • Las interacciones dipolo-dipolo ocurren cuando las cargas parciales formadas dentro de una molécula son atraídas a una carga parcial opuesta en una molécula cercana.
    • Las moléculas polares se alinean de manera que el extremo positivo de una molécula interactúa con el extremo negativo de otra molécula.
    • A diferencia de los enlaces covalentes entre átomos dentro de una molécula (enlace intramolecular), las interacciones dipolo-dipolo crean atracciones entre las moléculas de una sustancia (atracciones intermoleculares).

Términos [ editar ]

  • dipolo En química, un dipolo permanente describe la separación de carga parcial que puede ocurrir dentro de una molécula a lo largo del enlace que se forma entre dos átomos diferentes. Los dipolos generalmente ocurren entre dos no metales que comparten electrones como parte de su enlace. Dado que cada átomo tiene una afinidad diferente por los electrones, el ’empujar y tirar’ de sus electrones compartidos da como resultado que un átomo mantenga la mayor parte de la densidad de electrones y una carga negativa parcial, dejando al otro átomo con una carga positiva parcial.
  • enlace de hidrógeno Una atracción intermolecular entre un hidrógeno parcialmente cargado positivamente en una molécula y un oxígeno, nitrógeno o flúor parcialmente cargado negativamente en una molécula cercana.
  • polar En química, una molécula polar es aquella que tiene una distribución de carga desigual. Los factores que contribuyen a esto incluyen dipolos intramoleculares y geometría molecular.

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Las fuerzas intermoleculares son las fuerzas de atracción o repulsión que actúan entre partículas vecinas (átomos, moléculas o iones). Estas fuerzas son débiles en comparación con las fuerzas intramoleculares, como los enlaces covalentes o iónicos entre los átomos en una molécula. Por ejemplo, el enlace covalente presente dentro de una molécula de cloruro de hidrógeno (HCl) es mucho más fuerte que cualquier enlace que pueda formar con las moléculas vecinas.

Tipos de fuerzas intermoleculares atractivas

  1. Fuerzas dipolo-dipolo: interacciones electrostáticas de dipolos permanentes en moléculas; incluye enlaces de hidrógeno.
  2. Fuerzas ion-dipolo: interacción electrostática que involucra un dipolo parcialmente cargado de una molécula y un ion completamente cargado.
  3. Fuerzas dipolo inducidas por dipolo instantáneas o fuerzas de dispersión de Londres: fuerzas causadas por movimientos correlacionados de los electrones en las moléculas que interactúan, que son las fuerzas intermoleculares más débiles y se clasifican como fuerzas de van der Waals.

Atracciones en Dipole-Dipole

Las interacciones dipolo-dipolo son un tipo de atracción intermolecular: atracciones entre dos moléculas. Las interacciones dipolo-dipolo son interacciones electrostáticas entre los dipolos permanentes de diferentes moléculas. Estas interacciones alinean las moléculas para aumentar la atracción.

Un monopolo eléctrico es una carga única, mientras que un dipolo son dos cargas opuestas muy próximas entre sí. Las moléculas que contienen dipolos se llaman moléculas polares y son muy abundantes en la naturaleza. Por ejemplo, una molécula de agua (H

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O) tiene un gran momento dipolar eléctrico permanente. Sus cargas positivas y negativas no están centradas en el mismo punto; se comporta como unas pocas cargas iguales y opuestas separadas por una pequeña distancia. Estas atracciones dipolo-dipolo le dan al agua muchas de sus propiedades, incluida su alta tensión superficial.

Distribución desigual de electrones

El dipolo permanente en el agua es causado por la tendencia del oxígeno a atraer electrones hacia sí mismo (es decir, el oxígeno es más electronegativo que el hidrógeno). Los 10 electrones de una molécula de agua se encuentran más regularmente cerca del núcleo del átomo de oxígeno, que contiene 8 protones. Como resultado, el oxígeno tiene una ligera carga negativa (δ-). Debido a que el oxígeno es tan electronegativo, los electrones se encuentran con menos frecuencia alrededor del núcleo de los átomos de hidrógeno, cada uno de los cuales solo tiene un protón. Como resultado, el hidrógeno tiene una ligera carga positiva (δ +).

Interacciones dipolo

Otro ejemplo de interacción dipolo-dipolo se puede ver en el cloruro de hidrógeno (HCl): el extremo relativamente positivo de una molécula polar atraerá el extremo relativamente negativo de otra molécula de HCl. La interacción entre los dos dipolos es una atracción en lugar de un enlace completo porque no se comparten electrones entre las dos moléculas.

Las fuerzas dipolo-dipolo existen en cualquier material donde las moléculas tienen una separación permanente de carga. El dipolo (dos polos) es el centro de la parte de las cargas positivas de la molécula y el centro de la parte de las cargas negativas de la molécula. La fuerza es la fuerza de los culombios.

F = K Q1 * Q2 / r ^ 2. Allí los dos valores Q son las cargas y r es la distancia que los separa. A partir de esta ecuación, puede ver que a medida que disminuye la distancia que separa las dos cargas, aumenta la fuerza. Por lo tanto, en un sólido, donde las moléculas están estrechamente juntas, las fuerzas serían más fuertes y más numerosas. En un líquido, donde las moléculas están un poco más separadas (excepto el agua, pero esa es otra historia), algunas de ellas se romperían o debilitarían y en un gas, donde las moléculas están muy separadas, todas están esencialmente rotas. El calor requerido para derretir un sólido entra en gran medida en romper algunas de estas fuerzas dipolo-dipolo intermoleculares. El calor requerido para vaporizar un líquido entra en romper el resto de las fuerzas. En ambos procesos de cambio de fase, también hay otras cosas que contribuyen a los requisitos generales de calor, pero solo estoy discutiendo las fuerzas intermoleculares aquí y específicamente, las fuerzas dipolo-dipolo.

Hasta donde sé, la fuerza dipolo-dipolo permanece e influye en la estructura del material a medida que se solidifica. En el caso del agua, por ejemplo, la fuerza dipolo-dipolo gobierna la estructura cristalina del hielo.