Fuerza intermolecular, Interacciones dipolo-dipolo, Fuerzas de Van der Waals, La fuerza relativa de las fuerzas, Las teorías de la mecánica cuántica





Las fuerzas intermoleculares son fuerzas de atracción o repulsión que actúan entre las partículas vecinas. Son débiles en comparación con las fuerzas intramoleculares, las fuerzas que mantienen una molécula juntos. Por ejemplo, el enlace covalente presente dentro de las moléculas de HCl es mucho más fuerte que las fuerzas presentes entre las moléculas vecinas, que existen cuando las moléculas están lo suficientemente cerca uno del otro.

Fuerzas intermoleculares atractivas:

  • Fuerzas dipolo-dipolo
  • Fuerzas de iones dipolares
  • Fuerzas de Van der Waals

Interacciones dipolo-dipolo

Interacciones dipolo-dipolo son las interacciones electrostáticas de dipolos permanentes en las moléculas. Estas interacciones tienden a alinear las moléculas para aumentar la atracción. Un ejemplo de una interacción dipolo-dipolo se puede ver en cloruro de hidrógeno: el extremo positivo de una molécula polar atraerá el extremo negativo de la otra molécula e influir en su disposición. Las moléculas polares tienen una atracción neta entre ellos. Por ejemplo HCl y cloroformo

A menudo moléculas contienen grupos dipolares pero no tienen momento dipolar total. Esto se produce si hay simetría dentro de la molécula que hace que los dipolos a anulan entre sí. Esto ocurre en las moléculas tales como tetraclorometano. Tenga en cuenta que la interacción dipolo-dipolo entre dos átomos es generalmente cero, porque los átomos rara vez llevan un dipolo permanente. Ver dipolos atómicos.

Fuerzas dipolo-dipolo y de iones de iones inducida

Fuerzas de iones dipolares y de iones inducida por-dipolo funcionan más como interacciones dipolo-dipolo-dipolo inducido y, sino que implican iones en lugar de sólo las moléculas polares y no polares están involucrados. Fuerzas dipolo-dipolo y de iones de iones inducida son más fuertes que las interacciones dipolo porque la carga de cualquier ion es mucho mayor que la carga de un momento dipolar. Unión de iones-dipolo es más fuerte que el enlace de hidrógeno.

Una fuerza de ion-dipolo consiste en un ion y una interacción molécula polar. Se alinean de manera que las fuerzas positivas y negativas están uno junto al otro, que permite la máxima atracción.

Una fuerza de iones dipolo inducido consiste en un ion y una molécula interactuante no polar. Al igual que una fuerza dipolo dipolo inducido, la carga del ion causa una distorsión de la nube de electrones en la molécula no polar.

El enlace de hidrógeno

Un enlace de hidrógeno es la atracción entre el par solitario de un átomo electronegativo y un átomo de hidrógeno que está unido a cualquiera de nitrógeno, oxígeno, o flúor. El enlace de hidrógeno es a menudo descrito como una fuerte interacción dipolo-dipolo electrostático. Sin embargo, también tiene algunas de las características de unión covalente: es direccional, más fuerte que una interacción van der Waals, produce distancias interatómicas más cortos que la suma del radio de van der Waals, y por lo general implica un número limitado de compañeros de interacción, que puede ser interpretado como una especie de valencia.

El enlace de hidrógeno intermolecular es responsable de la alto punto de ebullición de agua en comparación con el otro grupo de hidruros de 16 que no tienen enlaces de hidrógeno. Enlace de hidrógeno intramolecular es en parte responsable de las estructuras de las proteínas y ácidos nucleicos secundaria, terciaria y cuaternaria. También juega un papel importante en la estructura de los polímeros, tanto sintéticos como naturales.

Fuerzas de Van der Waals

Keesom fuerza

Interacciones Keesom interacciones atractivas de dipolos que se Boltzmann promediada sobre distintas orientaciones de rotación de los dipolos. Se supone que las moléculas están constantemente girando y nunca se bloquean en su lugar. Esta es una buena suposición, pero en algunas moléculas de punto no queda encerrado en su lugar. La energía de una interacción Keesom depende de la sexta potencia inversa de la distancia, a diferencia de la energía de interacción de dos dipolos espacialmente fijo, que depende de la tercera potencia inversa de la distancia. La interacción Keesom sólo puede ocurrir entre las moléculas que poseen momentos dipolares permanentes aka dos moléculas polares. También interacciones Keesom son muy débiles de Van der Waals y no se producen en soluciones acuosas que contienen electrolitos. La interacción promediada ángulo viene dado por la siguiente ecuación:

Cuando m = carga por unidad de longitud, = permitividad del espacio libre, = constante dieléctrica del material circundante, T = temperatura, = constante de Boltzmann, r = distancia entre las moléculas

Debye fuerza

Las fuerzas dipolares inducidos aparecen a partir de la inducción, que es la interacción atractiva entre un multipolar permanente en una molécula con una multipolar inducida en otro. Esta interacción se llama Debye vigor después de Peter JW Debye.

El ejemplo de una inducción-interacción entre permanente dipolo y dipolo inducido es la interacción entre HCl y Ar. En este sistema, Ar experimenta un dipolo como sus electrones son atraídos o repelidos por HCl. La interacción promediada ángulo viene dado por la siguiente ecuación.

Donde = polarizabilidad

Este tipo de interacción se puede esperar entre cualquier molécula polar y la molécula non-polar/symmetrical. La fuerza de inducción-interacción es mucho más débil que la interacción dipolo-dipolo, pero más fuerte que la fuerza de dispersión Londres.

Fuerza de dispersión Londres

También conocida como polarización instantánea cuántica inducida o instantáneo fuerza dipolo dipolo inducido, la fuerza de dispersión Londres es causada por los movimientos correlacionados de los electrones en las moléculas que interactúan. Los electrones que pertenecen a diferentes moléculas comienzan "huyendo" y evitar el uno al otro en las distancias intermoleculares cortas, que se describe con frecuencia como "formación de dipolos instantáneos" que atraen uno al otro.

Teoría de la fuerza múltiples Intramolecular es un concepto que se refiere a las fuerzas que se desarrollan en diferentes ámbitos de la supramoléculas similares. Las supramoléculas tales como dendrímero y otros tienen diferentes zonas discretas con su propio entorno y el centro de las fuerzas y estas fuerzas cuando se coordinan entre sí de moléculas similares, mecánicos moleculares únicas y dinámicas se desarrollan conocida como la teoría de la fuerza múltiple intramolecular.

La fuerza relativa de las fuerzas

Nota: esta comparación es sólo aproximada - las fuerzas relativas reales pueden variar en función de las moléculas implicadas.

Las teorías de la mecánica cuántica

Las fuerzas intermoleculares observadas entre los átomos y las moléculas se pueden describir fenomenológicamente como algo que ocurre entre dipolos permanentes e instantáneo, como se indicó anteriormente. Alternativamente, se puede buscar un elemento fundamental, teoría unificadora que es capaz de explicar los diversos tipos de interacciones, tales como enlaces de hidrógeno, fuerzas de Van der Waals y las interacciones dipolo-dipolo. Normalmente esto se hace mediante la aplicación de las ideas de [a las moléculas, y la teoría de la perturbación de Rayleigh-Schrödinger ha sido especialmente eficaz en este sentido. Cuando se aplica a métodos de la química cuántica existentes, una explicación mecánica cuántica de tales interacciones intermoleculares proporciona una serie de métodos aproximados que pueden ser utilizados para analizar las interacciones intermoleculares.


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