Propiedades Físicas y Enlaces de las Moléculas

Propiedades Físicas de las Moléculas

Rigidez

Las moléculas no son rígidas, los enlaces vibran con frecuencias características. La amplitud de las vibraciones moleculares aumenta con la temperatura. Si la temperatura es muy alta, la vibración puede provocar la rotura de la molécula y su fraccionamiento.

Propiedades Magnéticas

La mayoría de las moléculas son diamagnéticas, ya que el enlace covalente consiste en el solapamiento de orbitales atómicos para formar orbitales moleculares donde los electrones están apareados. Solo son paramagnéticas aquellas moléculas que poseen un número impar de electrones. El O₂ es un caso excepcional de molécula paramagnética, ya que tiene un número par de electrones.

Propiedades Eléctricas

Una molécula es apolar cuando no contiene polos eléctricos. Esto ocurre cuando el centro geométrico de las cargas positivas coincide con el de las cargas negativas. Para que una molécula sea polar es necesario, pero no suficiente, que contenga enlaces covalentes polarizados, que se caracterizan por una magnitud física vectorial denominada momento dipolar.

Una molécula diatómica es polar siempre que su enlace covalente lo sea. Sin embargo, en moléculas triatómicas y superiores, la presencia de enlaces polares no garantiza que la molécula en conjunto lo sea. Para conocer la polaridad de la molécula, deben realizarse los siguientes pasos:

1. Obtener la estructura óptima de Lewis y la geometría.
2. Detectar la presencia de enlaces polarizados y sumar vectorialmente los momentos dipolares de los enlaces. Si la suma es 0, la molécula es apolar; si no, es polar.

Enlace de Hidrógeno

Requisitos

El enlace de hidrógeno es un caso extremo de interacción dipolar que solo se da cuando se cumplen los siguientes requisitos:

• Tiene que haber átomos de hidrógeno unidos a elementos químicos con átomos pequeños de carácter muy electronegativo (flúor, oxígeno y nitrógeno).
• A la vez, se precisa que haya otros átomos pequeños y muy electronegativos que posean pares de electrones no enlazados (los mismos elementos que antes).

El enlace de hidrógeno se produce por la fuerte atracción eléctrica entre el núcleo del hidrógeno y un par de electrones solitarios de la molécula vecina. Otro aspecto interesante es su carácter direccional.

Características

Cuando las moléculas se unen mediante enlaces de hidrógeno, las sustancias muestran puntos de fusión y ebullición anormalmente altos. El enlace de hidrógeno le concede al agua algunas de sus propiedades más características que permiten la existencia de vida en nuestro planeta:

• Altos puntos de fusión y ebullición.
• Alta entalpía de vaporización.
• Elevada capacidad calorífica.

Por último, este tipo de fuerza intermolecular desempeña un importante papel en la estructura de las cadenas de la doble hélice del ADN.

Fuerzas Intermoleculares

Las fuerzas intermoleculares son cualquier tipo de interacción entre moléculas que no implique un enlace químico.

Intensidad de las Fuerzas

Las fuerzas intermoleculares son de varios tipos y todas ellas tienen en común ser débiles y atractivas. La intensidad relativa de las diferentes fuerzas intermoleculares se compara tomando como referencia los puntos normales de ebullición y las entalpías de vaporización.

Fuerzas de Dispersión o de London

Este tipo de fuerza está presente en todas las moléculas, sean o no polares. El mecanismo de atracción puede ser explicado por la mecánica cuántica, que contempla la existencia de dipolos instantáneos en cualquier átomo o molécula como consecuencia de fluctuaciones espontáneas y aleatorias de las nubes electrónicas. Estas fluctuaciones espontáneas, que son muy rápidas, provocan asimetrías en la distribución de carga eléctrica que son suficientes para ocasionar la aparición de un momento dipolar en la molécula. A su vez, este dipolo, aunque sea instantáneo, provoca la formación de dipolos inducidos en las moléculas vecinas.

Polarizabilidad de las Moléculas

El parámetro que determina la intensidad de las fuerzas de London se denomina polarizabilidad. Cuanto más polarizable sea una molécula, más intensas serán las fuerzas de dispersión. La polarizabilidad depende de varios factores: número de electrones y forma molecular.

Al tener más electrones, mayor será su polarizabilidad, y como esta crece paralelamente con la masa molecular, las fuerzas aumentan con la masa molecular. Por otro lado, en las moléculas grandes y alargadas es más fácil desplazar los electrones que en las moléculas pequeñas, compactas y simétricas. Es decir, la polarizabilidad aumenta con el volumen.