Fuerzas de dispersión

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En los artículos “Fuerzas intermoleculares y fuerzas intramoleculares” y “Fuerzas dipolo-dipolo e ión-dipolo”, se explicaron dos de los posibles tipos de fuerzas intermoleculares, en el cual participan moléculas polares o iones. En esta publicación se explican las fuerzas de dispersión, en donde entran en juego las moléculas polares.

Si un ión o una molécula polar se acercan a un átomo o una molécula no polar, la distribución electrónica de éste se distorsiona por la fuerza que ejerce el ión o la molécula polar, dando lugar a una clase de dipolo. Se dice que este tipo de dipolo (en donde entran en juego una molécula polar o un átomo) es un dipolo inducido porque la separación de sus cargas positivas y negativas se debe a la proximidad del ión o la molécula polar. La atracción entre un ión y el dipolo inducido se conoce como ión-dipolo inducido; y la atracción entre la molécula polar y el dipolo inducido, como dipolo-dipolo inducido.

La probabilidad de inducir un dipolo depende del tamaño del ión o molécula, de la carga del ión o fuerza del dipolo y del grado de polarización de la molécula no polar. Esto último se refiere a la facilidad con que se distorsiona la nube electrónica y aumenta con el aumento del número de electrones, ya que la nube se hace más difusa (los electrones se distribuyen en un volumen grande y no están cercanos al núcleo).

Este carácter polarizable de las moléculas no polares es lo que permite, por ejemplo, la condensación de los gases. Consideremos el helio gaseoso. En un átomo de helio los electrones están en constante movimiento; por ende, en un momento determinado el átomo puede tener un momento dipolar generado por las posiciones de los electrones (dipolo instantáneo), que luego se anula y se genera en otro lado, por una diferente posición de los electrones. Sin embargo, en un tiempo promedio, el átomo no tiene momento dipolar porque los dipolos instantáneos se cancelan entre sí. En un conjunto de átomos de helio, es posible que un dipolo instantáneo induzca dipolos en los átomos vecinos. Este tipo de interacción produce fuerzas de dispersión; es decir, fuerzas de atracción que se generan por los dipolos temporales inducidos en los átomos o moléculas polares. A temperaturas bajas, las fuerzas de dispersión son los suficientemente fuertes como para mantener unidos a los átomos de helio y hacer que el gas se condense.

Los puntos de ebullición y fusión indican la intensidad de las fuerzas de dispersión. Por ejemplo, para el helio el punto de ebullición es de -269°C, lo que indica que las fuerzas de dispersión son muy débiles. El átomo de helio solo cuenta con un electrón ubicado en el orbital 1s por lo que es muy poco polarizable.

Las fuerzas de dispersión aumentan con la masa molar, ya que moléculas con mayor masa molar tienden a tener más electrones y las fuerzas de dispersión aumentan con el número de electrones. Además, una mayor masa molar, indica un mayor tamaño del átomo, por lo que será más fácil distorsionar la nube electrónica porque el núcleo atraerá con menos fuerza a los electrones.






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