Este documento describe las fuerzas intermoleculares y cómo afectan los diferentes estados de la materia. Explica que los estados sólido y líquido se conocen como fases condensadas debido a la proximidad de las partículas. También describe las diferentes fuerzas intermoleculares como las fuerzas de van der Waals, incluyendo las interacciones dipolo-dipolo, puentes de hidrógeno y fuerzas de dispersión de London. Finalmente, discute cómo estas fuerzas afectan varias propiedades como la viscosidad, tensión superficial, cambios de

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Fuerzas
intermoleculares,
líquidos y sólidos

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Fuerzas
intermoleculares
Estados de la materia
La diferencia fundamental entre los estados de la
materia es la distancia entre las partículas.

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Fuerzas
intermoleculares
Estados de la materia
Debido a que en los estados líquido y sólido
las partículas están cercanas entre sí, nos
referimos a ellos como fases condensadas.

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Fuerzas
intermoleculares
Estados de la materia
• El estado en el que se
encuentra una sustancia
a una temperatura y
presión particulares
depende de dos
entidades antagónicas:
– La energía cinética de las
partículas.
– La fuerzas de las
atracciones entre las
partículas.

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Fuerzas
intermoleculares
Fuerzas intermoleculares
Las atracciones entre moléculas no son por
mucho tan intensas como las atracciones
intermoleculares que mantienen unidos a los
compuestos.

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Fuerzas
intermoleculares
Fuerzas intermoleculares
Sin embargo, son lo suficientemente intensas
para controlar las propiedades físicas, como
los puntos de ebullición y fusión, presiones
de vapor y viscosidades.

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Fuerzas
intermoleculares
Fuerzas intermoleculares
A estas fuerzas intermoleculares como grupo
se les conoce como fuerzas de van der
Waals.

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Fuerzas
intermoleculares
Fuerzas de van der Waals
• Interacciones dipolo-dipolo
• Puentes de hidrógeno
• Fuerzas de dispersión de London

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Fuerzas
intermoleculares
Interacciones ión-dipolo
• Las interacciones ión-dipolo (un cuarto tipo de
fuerza), son de importancia en las disoluciones
de iones.
• La intensidad de estas fuerzas hace posible que
las sustancias iónicas se disuelvan en
disolventes polares.

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Fuerzas
intermoleculares
Interacciones dipolo-dipolo
• Las moléculas que tienen
dipolos permanentes se
atraen entre sí.
– El extremo positivo de una
es atraído al extremo
negativo de la otra y
viceversa.
– Estas fuerzas únicamente
son importantes cuando las
moléculas están cercanas
unas de otras.

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Fuerzas
intermoleculares
Interacciones dipolo-dipolo
Mientras más polar la molécula, más alto su
punto de ebullición.

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Fuerzas
intermoleculares
Fuerzas de dispersión de
London
Mientras que los electrones en el orbital 1s
del helio se repelen entre sí (y, por lo tanto,
tiendan a mantenerse alejados unos de
otros), sucede que ocasionalmente giran
sobre el mismo lado del átomo.

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Fuerzas
intermoleculares
Fuerzas de dispersión de
London
Por tanto, en ese instante el átomo de helio
es polar, con un exceso de electrones en el
lado izquierdo y una carencia en el lado
derecho.

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Fuerzas
intermoleculares
Fuerzas de dispersión de
London
Por tanto, otro helio cercano tendría un dipolo
inducido en él, ya que los electrones en el lado
izquierdo del átomo de helio 2 repelen los
electrones en la nube del átomo de helio 1.

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Fuerzas
intermoleculares
Fuerzas de dispersión de
London
Las fuerzas de dispersión de London, o
fuerzas de dispersión, son las atracciones
entre un dipolo instantáneo y un dipolo
inducido.

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Fuerzas
intermoleculares
Fuerzas de dispersión de
London
• Estas fuerzas están presentes en todas las
moléculas, ya sean polares o no polares.
• A la tendencia de una nube de electrones a
distorsionarse de esta forma se le llama
polarizabilidad.

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Fuerzas
intermoleculares
Factores que afectan las fuerzas
de London
• La forma de la molécula afecta la
intensidad de las fuerzas de
dispersión: las moléculas grandes y
delgadas (como el n-pentano)
tienden a tener fuerzas de
dispersión más intensas que las
cortas y gruesas (como el
neopentano).
• Esto se debe a la mayor área de
contacto en el n-pentano.

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Fuerzas
intermoleculares
Factores que afectan las fuerzas
de London
• La intensidad de las fuerzas de dispersión tiende
a aumentar con pesos moleculares mayores.
• Los átomos grandes tienen nubes de electrones
más grandes, las cuales son más fáciles de
polarizar.

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Fuerzas
intermoleculares ¿Cuál tiene un efecto mayor?
• Si dos moléculas son de tamaño y forma
comparables, las interacciones dipolo-
dipolo serán probablemente la fuerza
dominante.
• Si una de las moléculas es mucho más
grande que la otra, las fuerzas de
dispersión probablemente determinarán
sus propiedades físicas.
Las interacciones dipolo-dipolo o las fuerzas de dispersión

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Fuerzas
intermoleculares
¿Cómo se explica esto?
• La serie no polar
(SnH4 a CH4) sigue
la tendencia
esperada.
• La serie polar sigue
la tendencia del
H2Te al H2S, pero el
agua es una gran
anomalía.

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Fuerzas
intermoleculares
Puentes de hidrógeno
• Las interacciones dipolo-dipolo
experimentadas cuando el H se
enlaza a N, O o F son
inusualmente intensas.
• Llamamos a estas interacciones
puentes de hidrógeno.

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Fuerzas
intermoleculares
Puentes de hidrógeno
• Los puentes de
hidrógeno surgen, en
parte, de la alta
electronegatividad del
nitrógeno, oxígeno y
flúor.
También, cuando el hidrógeno se enlaza a alguno
de esos elementos muy electronegativos, se
expone su núcleo.

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Fuerzas
intermoleculares
Resumen de las fuerzas
intermoleculares

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Fuerzas
intermoleculares
Las fuerzas intermoleculares
afectan varias propiedades físicas
La intensidad de las
atracciones entre
las partículas puede
afectar
enormemente las
propiedades de una
sustancia o
disolución.

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Fuerzas
intermoleculares
Viscosidad
• A la resistencia de un
líquido a fluir se le
llama viscosidad.
• Está relacionada con
la facilidad con la que
las moléculas pueden
moverse entre sí.
• La viscosidad aumenta
con fuerzas
intermoleculares
intensas y disminuye
con temperaturas más
altas.

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Fuerzas
intermoleculares
Tensión superficial
La tensión
superficial resulta de
la fuerza interna
neta experimentada
por las moléculas en
la superficie de un
líquido.

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Fuerzas
intermoleculares
Cambios de fase

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Fuerzas
intermoleculares
Cambios de energía asociados
con cambios de estado
El calor de fusión es la energía requerida
para cambiar un sólido en su punto de fusión
a un líquido.

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Fuerzas
intermoleculares
Cambios de energía asociados
con cambios de estado
El calor de vaporización se define como la
energía requerida para cambiar un líquido en
su punto de ebullición a un gas.

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Fuerzas
intermoleculares
Cambios de energía asociados
con cambios de estado
• El calor adicionado al
sistema en los puntos de
fusión y de ebullición hace
que las moléculas se
alejen unas de otras.
• La temperatura de la
sustancia no se eleva
durante un cambio de
fase.

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Fuerzas
intermoleculares
Presión de vapor
• Algunas moléculas en un líquido tienen la
energía suficiente para escapar a cualquier
temperatura.
• A medida que la temperatura se eleva, la
fracción de moléculas que tienen la energía
suficiente para escapar aumenta.

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Fuerzas
intermoleculares
Presión de vapor
A medida que más
moléculas escapan
del líquido, la
presión que
ejercen aumenta.

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Fuerzas
intermoleculares
Presión de vapor
El líquido y el vapor
alcanzan un estado
de equilibrio
dinámico: las
moléculas del
líquido se evaporan
y las moléculas del
vapor se condensan
a la misma
velocidad.

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Fuerzas
intermoleculares
Presión de vapor
• El punto de ebullición
de un líquido es la
temperatura a la que
su presión de vapor es
igual a la presión
atmosférica.
• El punto de ebullición
normal es la
temperatura a la que
su presión de vapor es
de 760 torr.

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Fuerzas
intermoleculares
Diagramas de fases
Los diagramas de fases muestran el estado
de una sustancia a varias presiones y
temperaturas y los lugares donde existe
equilibrio entre las fases.

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Fuerzas
intermoleculares
Diagramas de fases
• La línea encerrada en un círculo es la
interfase líquido-vapor.
• Inicia en el punto triple (T), el punto en el
que los tres estados están en equilibrio.

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Fuerzas
intermoleculares
Diagramas de fases
Termina en el punto crítico (C); sobre esta
temperatura y esta presión críticos el líquido
y el vapor no pueden diferenciarse uno del
otro.

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Fuerzas
intermoleculares
Diagramas de fases
Cada punto a lo largo de esta línea es el punto
de ebullición de la sustancia a esa presión.

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Fuerzas
intermoleculares
Diagramas de fases
• La línea encerrada en un círculo en el diagrama
abajo es la interfase entre líquido y sólido.
• A lo largo de esta línea puede encontrarse el
punto de fusión a cada presión.

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Fuerzas
intermoleculares
Diagramas de fases
• Debajo del punto triple la sustancia no puede existir
en el estado líquido.
• A lo largo de la línea encerrada en un círculo las
fases sólida y gaseosa están en equilibrio; el punto
de sublimación a cada presión está a lo largo de
esta línea.

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Fuerzas
intermoleculares
Diagrama de fases del agua
• Observe la temperatura y
presión críticas altas.
– Esto se debe a la
intensidad de las fuerzas
de van der Waals entre las
moléculas de agua.

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Fuerzas
intermoleculares
Diagrama de fases del agua
• La pendiente de la línea
sólido-líquido es
negativa.
– Esto significa que a
medida que se aumenta la
presión a una temperatura
justo debajo del punto de
fusión, el agua cambia de
sólido a líquido.

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Fuerzas
intermoleculares
Diagrama de fases del dióxido
de carbono
El dióxido de carbono
no puede existir en el
estado líquido a
presiones debajo de
5.11 atm; el CO2 se
sublima a presiones
normales.

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Fuerzas
intermoleculares
Diagrama de fases del dióxido
de carbono
La temperatura y
presión críticas bajas
para el CO2 hacen al
CO2 supercrítico un
buen disolvente para
la extracción de
sustancias no
polares (como la
cafeína).

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Fuerzas
intermoleculares
Sólidos
• Podemos dividir a
los sólidos en dos
grupos:
1. Cristalinos. En los
que las partículas
están en arreglos
altamente
ordenados.

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Fuerzas
intermoleculares
Sólidos
• Podemos dividir a
los sólidos en dos
grupos:
2. Amorfos. En los
que no existe un
orden en el
arreglo de las
partículas.

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Fuerzas
intermoleculares
Atracciones en los cristales
iónicos
En los cristales
iónicos, los iones se
empacan de tal
manera que
maximizan las
atracciones y
minimizan las
repulsiones entre los
iones.

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Fuerzas
intermoleculares
Sólidos cristalinos
Debido al orden en
un cristal, podemos
enfocarnos en el
patrón repetitivo del
arreglo llamado celda
unitaria.

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Fuerzas
intermoleculares
Sólidos cristalinos
Existen varios tipos de arreglos básicos en
los cristales, como los mostrados arriba.

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Fuerzas
intermoleculares
Sólidos cristalinos
Podemos
determinar la
fórmula empírica de
un sólido iónico
determinando
cuántos iones de
cada elemento
quedan dentro de la
celda unitaria.

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Fuerzas
intermoleculares
Sólidos iónicos
• ¿Cuáles son las fórmulas empíricas de estos
compuestos?
– (a) Verde: cloro; Gris: cesio
– (b) Amarillo: azufre; Gris: zinc
– (c) Gris: calcio; Azul: flúor
CsCl ZnS CaF2
(a) (b) (c)

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Fuerzas
intermoleculares
Tipos de enlaces en los
sólidos cristalinos

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Fuerzas
intermoleculares
Red covalente y sólidos
moleculares
• Los diamantes son un ejemplo de un sólido de red
covalente, en el que los átomos están enlazados
covalentemente entre sí.
– Tienden a ser duros y a tener puntos de fusión altos.

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Fuerzas
intermoleculares
Red covalente y sólidos
moleculares
• El grafito es un ejemplo de un sólido molecular,
en el que los átomos se mantienen juntos a
través de fuerzas de van der Waals.
– Tienden a ser blandos y a tener puntos de fusión
más bajos.

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Fuerzas
intermoleculares
Sólidos metálicos
• Los metales no están
enlazados en forma
covalente, pero la
atracción entre los átomos
es tan fuerte como para
ser fuerzas de van der
Waals.
• En los metales los
electrones de valencia
están deslocalizados a lo
largo del sólido.

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receptores de la obra acaten tales restricciones, así como que cumplan los
propósitos pedagógicos y las necesidades de otros instructores que confían en
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