El documento describe las fuerzas intermoleculares que actúan entre moléculas. Estas fuerzas incluyen fuerzas de van der Waals como fuerzas de dispersión, fuerzas dipolo-dipolo y fuerzas dipolo-inducción. También se describen fuerzas electrostáticas. Las fuerzas intermoleculares mantienen unidas las moléculas y son responsables de las propiedades de los compuestos como los puntos de fusión y ebullición.

1. Fuerzas Intermoleculares
uando dos moléculas se aproximan, se atraen o se repelen entre si.
Esta interacción puede describirse de manera muy sencilla en el caso
de átomos (como los gases nobles) o de moléculas simples como el H2 o Cl2. En
general, las fuerzas son de atracción hasta que las moléculas se acercan tanto que
violan sus radios de van der Waals. Cuando esto ocurre, la pequeña fuerza de
atracción se convierte rápidamente en una gran fuerza de repulsión y las moléculas
se “rechazan” entre sí. En el caso de moléculas orgánicas complicadas, estas
fuerzas de atracción y repulsión son más difíciles de predecir. Aun así podemos
describir la naturaleza de
las fuerzas y podemos
mostrar cómo afectan las
propiedades físicas de
los compuestos
orgánicos.
Son fuerzas que
mantienen
cohesionadas las
moléculas
independientes. " Si no
existieran, todas las sustancias serían gaseosas independientemente de la
temperatura. Permiten la existencia de los tres estados de materia.
C

2. Las atracciones entre las moléculas son muy importantes en los sólidos y
líquidos. En estas fases “condensadas”, las moléculas están en contacto
continuo una con otra. Los puntos de fusión, de ebullición y las solubilidades de
compuestos orgánicos muestran los efectos de estas fuerzas.
La presencia de fases condensadas, líquidos y sólidos, prueba la existencia de
las fuerzas intermoleculares. En estas fases las móleculas que caracterizan la
sustancia se atraen con mayor o menor intensidad (sólido o líquido) para fomar
el colectivo correspondiente. Las fuerzas intramoleculares son las que hacen
que se formen las moléculas con una determinada composición y mantengan
unidos sus átomos. Las fuerzas intermoleculares son las que se producen entre
la unidad más pequeña que caracteriza la sustancia, generalmente moléculas.
Son las responsables de las propiedades macróscopicas de esa sustancia:
punto de fusión, ebullición, ... Excepciones: (a) gases nobles: las fuerzas entre
átomos no forman mol+eculas sino que son responsables de las propiedades
macroscópicas de los gases nobles. (b) sólicos íonicos: se forman redes
cristalinas con cationes y aniones que interaccionan más allá de sus primeros
vecinos (fuerzas interiónicas).
Por lo general las fuerzas intermoleculares son mucho más débiles que las
intramoleculares. Se suele necesitar menos energía para evaporar un líquido o
fundir un sólido que para romper alguno de los enlaces de las moléculas que lo
forman. Por ejemplo para evaporar un mol de agua en su punto de ebullición se
necesitan 41 kJ/mol, mientras que para romper los enlaces H-O son necesarios
930 kJ/mol.
Las propiedades físicas que presenta
un compuesto nos dan idea de su
estructura, y viceversa, de la estructura
de un compuesto podemos predecir sus
propiedades físicas. Vamos a

3. considerar la variación de tres propiedades físicas concretas.
a) Punto de fusión Para que un sólido funda hay que romper una gran parte
de sus enlaces intermoleculares (interiónicos, si se trata de un compuesto
iónico). Cuanto mayores sean las fuerzas intermoleculares, mayor será su
punto de fusión y habrá que proporcionar mayor energía para romper esas
uniones.
b) Punto de ebullición El paso de un líquido a gas supone la ruptura de todas
las uniones intermoleculares. La energía necesaria para ello dependerá
del tipo de unión.
c) Solubilidad La mayoría de los compuestos iónicos son solubles en agua.
Los iones son solvatados por el agua. En los no iónicos la solubilidad viene
determinada por la polaridad: los compuestos polares se disolverán en
disolventes polares y los no polares en disolventes no polares.

4. Fuerzas de Van der Waals
n química física, la fuerza de van der Waals (o interacción de van der
Waals), denominada así en honor al científico holandés Johannes Diderik
van der Waals, es la fuerza atractiva o repulsiva entre moléculas (o entre partes
de una misma molécula) distintas a aquellas debidas al enlace covalente o a la
interacción electrostática de iones con otros o con moléculas neutras.
 fuerzas dipolo permanente-dipolo permanente (fuerzas de Keesom)
 fuerzas dipolo permanente-dipolo inducido (fuerzas de Debye)
 fuerzas dipolo inducido instantáneo-dipolo inducido (fuerzas de dispersión
de London) También se usa en ocasiones como un sinónimo para la
totalidad de las fuerzas intermoleculares.
Las fuerzas de van der Waals definen el carácter químico de muchos
compuestos orgánicos. También definen la solubilidad de sustancias orgánicas
en medios polares y no polares. En los alcoholes inferiores, las propiedades del
grupo polar hidróxilo dominan a las débiles fuerzas intermoleculares de van der
Waals. En los alcoholes
superiores, las propiedades del
radical alquílico apolar (R)
dominan y definen la solubilidad.
Las fuerzas de van der Waals
crecen con la longitud de la parte
no polar de la sustancia.
Las fuerzas de van der Waals
incluyen a atracciones entre
átomos, moléculas, y superficies. Difieren del enlace covalente y del enlace
iónico en que están causados por correlaciones en las polarizaciones fluctuantes
E

5. de partículas cercanas (una consecuencia de la dinámica cuántica). Las fuerzas
intermoleculares tienen cuatro contribuciones importantes. En general, un
potencial intermolecular tiene un componente repulsivo (que evita el colapso de
las moléculas debido a que al acercarse las entidades unas a otras las
repulsiones dominan). También tiene un componente atractivo que, a su vez,
consiste de tres contribuciones distintas.
Todas las fuerzas intermoleculares de van der Waals presentan anisotropía
(excepto aquellas entre átomos de dos gases nobles), lo que significa que
dependen de la orientación relativa de las moléculas. Las interacciones de
inducción y dispersión son siempre atractivas, sin importar su orientación, pero
el signo de la interacción cambia con la rotación de las moléculas.
Esto es, la fuerza electrostática puede ser atractiva o repulsiva, dependiendo de
la orientación mutua de las moléculas. Cuando las moléculas tienen movimiento
térmico, como cuando están en fase gaseosa o líquida, la fuerza electrostática
se reduce significativamente, debido a que las moléculas rotan térmicamente y
experimentan las partes repulsiva y atractiva de la fuerza electrostática. Algunas
veces, este efecto se expresa indicando que el "movimiento térmico aleatorio a
temperatura ambiente puede imponerlo o anularlo" (refiriéndose al componente
electrostático de la fuerza de van der Waals).
A estas fuerzas de dispersión se opone la repulsión electrostática entre las capas
electrónicas de dos átomos contiguos.
La resultante de estas fuerzas opuestas es una distancia mínima permitida entre
los núcleos de dos átomos contiguos. Distancia que se conoce como radio de
Van der Waals. Es ésta una fuerza muy importante en biología, porque es uno
de los enlaces no covalentes que estabilizan la conformación de las proteínas.
La energía del enlace de Van der Waals es de 1–2 kcal/mol. Las fuerzas de Van
der Waals conforman el tipo más débil de fuerza intermolecular que puede darse
en la naturaleza, necesitándose un aporte energético de 0,1 a 35 kJ/mol para
romper dicha interacción.

6. FUERZAS DIPOLO-DIPOLO
na molécula con momento dipolar puede interaccionar con un ión, o bien
con otra molécula dipolar. En ambos casos hay una diferencia muy
importante con las interacciones iónicas: ahora la orientación de los grupos que
interactúan es muy importante, hasta
tal punto que, en función de la
orientación relativa, puede haber
atracción o repulsión entre los grupos
interactuantes. La dependencia de la
energía de la interacción respecto la
distancia es compleja. En el caso de
que la orientación del dipolo o dipolos
sea constante, es decir, que los dipolos estén fijos (por ejemplo, si forman parte
de la estructura de una macromolécula), la energía varía respecto la distancia
en función de 1/r2 para una interacción ión-dipolo, y en función de 1/r3 para una
interacción dipolo-dipolo. Si, por el
contrario, los dipolos pueden moverse
libremente, y teniendo en cuenta que las
moléculas a temperatura ambiente se
mueven constantemente, los efectos
estadísticos del movimiento hacen que
estas interacciones sean importantes a
distancias más cortas, de tal forma que,
en el caso de ión-dipolo dependen de 1/r4
y en el caso de interacciones dipolo-dipolo de 1/r6, es decir, que son importantes
sólo cuando están prácticamente en contacto.
U

7. Fuerzas del tipo dipolo-dipolo
particularmente fuertes se aprecian entre el
átomo de hidrógeno de un enlace polar,
como N-H, O-H o F-H, y un átomo
electronegativo que tenga 1 o más pares de
electrones no enlazantes, como O, N o F, de
otra molécula. Esta interacción se escribe
como A-H···B. En una molécula el hidrógeno
está enlazado a un átomo altamente
electronegativo (A), tal como el nitrógeno, oxígeno o flúor y en la otra molécula
también hay un átomo altamente electronegativo (B) con pares de electrones no
enlazados. Observe que los átomos de O, N y F poseen al menos un par libre
de electrones que hacen que haya una mayor δ de carga negativa.
Una molécula es un dipolo cuando existe una distribución asimétrica de los
electrones debido a que la molécula está formada por átomos de distinta
electronegatividad. Como consecuencia de ello, los electrones se encuentran
preferentemente en las proximidades del átomo más electronegativo. Se crean
así dos regiones (o polos) en la molécula, una con carga parcial negativa y otra
con carga parcial positiva (Figura inferior izquierda).
Cuando dos moléculas polares (dipolos) se aproximan, se produce una atracción
entre el polo positivo de una de ellas y el negativo de la otra. Esta fuerza de
atracción entre dos dipolos es tanto más intensa cuanto mayor es la polarización
de dichas moléculas polares o, dicho de otra forma, cuanto mayor sea la
diferencia de electronegatividad entre los átomos.

8. FUERZAS ELECTROSTATICA
a electrostática describe los fenómenos que tienen lugar en sistemas donde
distribuciones de carga eléctrica mantienen su localización invariante en el
tiempo. En otras palabras, los cuerpos cargados deben permanecer en reposo.
Aún más, cada porción de carga debe permanecer en reposo dentro del cuerpo
cargado. Aquí se pone de manifiesto la necesidad de un “soporte mecánico” que
permita el equilibrio estable de los cuerpos en los que reside la carga, a la vez
que impida la migración de carga dentro de cada cuerpo. Las interacciones entre
cuerpos cargados se manifiestan mediante fuerzas, que debido a su naturaleza
se las denomina “fuerzas eléctricas”. Si un cuerpo cargado en reposo estuviera
afectado exclusivamente por una fuerza eléctrica no nula, el mismo iniciaría un
movimiento. Entonces ya no
cumpliría con la condición
electrostática.
El conjunto de fuerzas que se
establecen entre moléculas o
átomos, y que no se pueden
considerar como enlaces
covalentes o enlaces puramente
iónicos se conoce
colectivamente como "fuerzas de Van der Waals". Pueden ser tanto atractivas
como repulsivas. Un resumen de las diferentes fuerzas de carácter electrostático
que actúan sobre moléculas o iones.
Se trata de interacciones que realmente tienen importancia cuantitativa
exclusivamente a distancias cortas o muy cortas. Este fenómeno es
extremadamente importante, porque supone que la energía de la interacción
entre dos moléculas depende muy estrechamente de lo complementarias que
sean sus formas y de la adecuada orientación relativa de los grupos polarizables.
L

9. La carga eléctrica es la propiedad de los cuerpos que toman parte en las
interacciones eléctricas. La carga eléctrica admite una definición intuitiva,
basada en una serie de propiedades simples observadas experimentalmente.
Estas propiedades solo sugieren una idea difusa sobre la naturaleza de la carga,
pero aportan un instrumento concreto y operable sobre el que pudo edificarse la
teoría electromagnética macroscópica. El campo electrostático admite una
representación análoga, donde el efecto se observa sobre los objetos que
poseen carga eléctrica. Aquí nuevamente el espacio puede imaginarse como
erizado de de vectores al acecho.

10. FUENTES
 Iver Brevik, V. N. Marachevsky, Kimball A. Milton, Identity of the van der Waals Force and the
Casimir Effect and the Irrelevance of these Phenomena to Sonoluminescence, hep-th/9901011
 L. D. Landau and E. M. Lifshitz, Electrodynamics of Continuous Media, Pergamon, Oxford, 1960,
pp. 368–376. Mark Lefers, " Van der Waals dispersion force

BIBLIOGRAFIAS
International Union of Pure and Applied Chemistry (1994). " van der Waals forces
(http://goldbook.iupac.org/V06597.html)". «Compendium of Chemical Terminology»