Name: forces between molecules
Uploaded: 2020-11-23T11:47:33.000Z
Duration: 3 min 13 s
Channel: JoVE

Las fuerzas intermoleculares, que existen entre las moléculas, se originan a partir de interacciones electrostáticas entre cargas, cargas parciales y cargas temporales. Todas las moléculas producen cargas temporales. Debido a la distribución variable de los electrones, una mayor densidad de electrones en una región de la nube de electrones da como resultado un dipolo instantáneo o un dipolo temporal.Esto posteriormente induce otro dipolo instantáneo en la molécula vecina. El efecto dominó de los dipolos da lugar a fuerzas de atracción intermoleculares débiles llamadas fuerzas de dispersión, que existen entre todas las moléculas, sean polares o apolares. Algunos compuestos covalentes, como el agua, por ejemplo, exhiben regiones ricas y pobres en electrones causadas por las diferencias de electronegatividad de los átomos.La distribución desigual de los electrones compartidos y la forma molecular del compuesto crean cargas parciales permanentes, lo que da como resultado un dipolo permanente en el compuesto que, de otro modo, sería neutral, lo que lo convierte en polar. Las moléculas con dipolos permanentes, también llamadas compuestos polares, se alinean a través de fuerzas dipolo-dipolo, donde el extremo positivo de una molécula interactúa electrostáticamente con el extremo negativo de la molécula vecina. Si un compuesto polar contiene un átomo de hidrógeno unido covalentemente a un átomo pequeño y altamente electronegativo como el flúor, el oxígeno o el nitrógeno, los átomos tienden a exhibir cargas parciales más grandes.En consecuencia, el átomo de hidrógeno en los enlaces F-H, O-H o N-H interactúa fuertemente con el átomo electronegativo de su vecino a través de un tipo especial de fuerza dipolo-dipolo llamada enlace de hidrógeno. En particular, los enlaces de hidrógeno son más fuertes que las fuerzas dipolo-dipolo y los compuestos capaces de formar enlaces de hidrógeno exhiben puntos de fusión y ebullición más altos. Las tres fuerzas intermoleculares dispersión, dipolo-dipolo y enlaces de hidrógeno son, en comparación con las fuerzas intramoleculares, relativamente débiles, con fuerzas variables.En conjunto, se clasifican como fuerzas de Van der Waals. Si bien las fuerzas de dispersión están presentes entre todas las moléculas, polares o no polares, las fuerzas dipolo-dipolo y los enlaces de hidrógeno existen solo alrededor de las moléculas polares. La fuerza ion-dipolo es exclusiva de las soluciones, que es la fuerza intermolecular más fuerte.Cuando un compuesto iónico como el cloruro de sodio se disuelve en un solvente polar como el agua, los iones disociados interactúan con los dipolos del solvente a través de fuertes fuerzas ion-dipolo. Aquí, los cationes se asocian con los extremos negativos de las moléculas de agua, mientras que los aniones interactúan con los extremos positivos.

fuerzas intermoleculares

Intermolecular Forces

Los átomos y las moléculas interactúan a través de enlaces (o fuerzas): Intramoleculares e intermoleculares. Las fuerzas son electrostáticas a medida que surgen de interacciones (atractivas o repulsivas) entre especies cargadas (cargas permanentes, parciales o temporales) y existen con diversas fuerzas entre iones, moléculas polares, no polares y neutrales. Los diferentes tipos de fuerzas intermoleculares son iones–dipolo, dipolo–dipolo, puentes de hidrógeno y dispersión; entre estas, las fuerzas dipolo– dipolo, puentes de hidrógeno y fuerzas de dispersión existen entre átomos y moléculas neutras y se conocen colectivamente como fuerzas van der Waals.
 Fuerzas dipolo–dipolo
 Las moléculas polares tienen una carga positiva parcial en un extremo y una carga negativa parcial en el otro extremo de la molécula, una separación de carga llamada dipolo. En una molécula polar como el HCl, el átomo de Cl más electronegativo lleva la carga negativa parcial, mientras que el átomo de H menos electronegativo lleva la carga positiva parcial. Una fuerza de atracción entre las moléculas de HCl resulta de la atracción entre el extremo positivo de una molécula de HCl y el extremo negativo de otra. Esta fuerza de atracción se llama una atracción dipolo– dipolo: La fuerza electrostática entre el extremo parcialmente positivo de una molécula polar y el extremo parcialmente negativo de otra.
 Fuerzas de dispersión
 Una de las tres fuerzas van der Waals está presente en todas las fases condensadas, independientemente de la naturaleza de los átomos o moléculas que componen la sustancia. Esta fuerza de atracción se llama fuerza de dispersión de London en honor del físico estadounidense nacido en Alemania Fritz London, quien, en 1928, la explicó por primera vez. A esta fuerza se la conoce a menudo simplemente como fuerza de dispersión. Debido a que los electrones de un átomo o molécula están en movimiento constante (o, alternativamente, su ubicación está sujeta a la variabilidad mecánico cuántica), en cualquier momento, un átomo o molécula puede desarrollar un dipolo temporal e instantáneo si sus electrones se distribuyen asimétricamente. La presencia de este dipolo puede, a su vez, distorsionar los electrones de un átomo o molécula vecino, produciendo un dipolo inducido. Estos dos dipolos temporales que fluctúan rápidamente resultan así en una atracción electrostática relativamente débil entre la especie&8212;una así llamada fuerza de dispersión.
 Las fuerzas de dispersión que se desarrollan entre átomos en diferentes moléculas pueden atraer las dos moléculas entre sí. Las fuerzas son relativamente débiles y, sin embargo, se vuelven significativas sólo cuando las moléculas están muy cerca. Los átomos y moléculas más grandes y pesados exhiben fuerzas de dispersión más fuertes que los átomos y moléculas más pequeños y ligeros. El F2 y el Cl2 son gases a temperatura ambiente (reflejando fuerzas de atracción más débiles); el Br2 es un líquido y el I2 es un sólido (reflejando fuerzas de atracción más fuertes).
 Puentes de hidrógeno
 El fluoruro de nitrosíl (ONF, masa molecular 49 uma) es un gas a temperatura ambiente, mientras que el agua (H2O, masa molecular 18 uma) es un líquido, aunque tiene una masa molecular más baja. Ambas moléculas tienen aproximadamente la misma forma, y la ONF es la molécula más pesada y más grande. Por lo tanto, se espera que experimente fuerzas de dispersión más significativas. Además, esta diferencia en los puntos de ebullición no puede ser el resultado de diferencias en los momentos dipolo de las moléculas. Ambas moléculas son polares y presentan momentos dipolo comparables. La gran diferencia entre los puntos de ebullición se debe a una atracción dipolo–dipolo particularmente fuerte que puede ocurrir cuando una molécula contiene un átomo de hidrógeno unido a un átomo de flúor, oxígeno o nitrógeno (los tres elementos más electronegativos). La gran diferencia en la electronegatividad entre el átomo H (2,1) y el átomo al que está unido (4,0 para un átomo de F, 3,5 para un átomo de O, o 3,0 para un átomo de N), combinado con el tamaño muy pequeño de un átomo de H y los tamaños relativamente pequeños de los átomos de F, O o N, conduce a cargas parciales altamente concentradas con estos átomos. Las moléculas con F-H, O-H o N-H son muy atraídas a las mismas mitades en moléculas cercanas, un tipo particularmente fuerte de atracción dipolo–dipolo llamado puente de hidrógeno. Ejemplos de puentes de hidrógeno incluyen HF⋯HF, H2O⋯HOH y H3N⋯HNH2, en los que los puentes de hidrógeno se denotan por puntos.
  Fuerzas ion–dipolo
 Una fuerza ion–dipolo es la atracción electrostática entre un ión y un dipolo. Estas fuerzas son comunes en las soluciones y juegan un papel importante en la disolución de compuestos iónicos en el agua.
 Cuando un compuesto iónico como el KCl es agregado a un solvente polar como el agua, los iones en el sólido se separan y dispersan uniformemente. Las fuerzas ion–dipolo atraen el extremo positivo (hidrógeno) de las moléculas de agua polar a los iones de cloruro negativos en la superficie del sólido, y atraen los extremos negativos (oxígeno) a los iones de potasio positivos. Las moléculas de agua rodean los iones individuales K+ y Cl−, reduciendo las fuertes fuerzas interiónicas que unen los iones (en un sólido) y permitiéndoles moverse en solución como iones solvatados. Superar la atracción electrostática permite el movimiento independiente de cada ión hidratado en una solución diluida a medida que los iones pasan de posiciones fijas en el compuesto no disuelto a iones ampliamente dispersados y solvatados en solución.
 La fuerza de las interacciones ion–dipolo es directamente proporcional a i) la carga sobre el ion y ii) la magnitud del dipolo de las moléculas polares.
 Este texto es adaptado de<a href="https://openstax.org/books/chemistry-2e/pages/10-introduction">Openstax, Química 2e, Capítulo 10: Líquidos y sólidos</a>.

Fuerzas intermoleculares

Los átomos y las moléculas interactúan a través de enlaces (o fuerzas): intramoleculares e intermoleculares. Las fuerzas son electrostáticas ya que surgen de las interacciones ...

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Educación

JoVE Core

Molecular Biology

Biología Molecular

Unit 1

Unidad 1

Biochemistry of the Cell

Bioquímica de la célula

KEY TERMS AND CONCEPTS

TÉRMINOS Y CONCEPTOS CLAVE

forces between molecules

Forces between molecules help explain why matter behaves the way it does. These intermolecular attractions act between separate molecules, not within a single molecule. They are often much weaker than the bonds that hold atoms together inside a molecule, but they still affect many properties of liquids and solids.

Several common types of intermolecular forces are covered in this topic. These include dipole-dipole forces, hydrogen bonding, ion-dipole forces, and van der Waals forces. Van der Waals forces are also called dispersion forces or London dispersion forces.

These attractions help determine how molecules stick together and how they move past one another. In liquids, they influence flow and boiling behavior. In solids, they help shape the structure and stability of the material.

Forces Between Molecules

the periodic table and organismal elements

the-periodic-table-and-organismal-elements

Element Groups in Living Things

Living things are built from elements found on the periodic table. This page focuses on the elements that make up organisms and how they are grouped in biology. These organismal elements are usually divided into major, minor, and trace categories. Major elements make up most of the mass of living matter. Minor elements are needed in smaller amounts. Trace elements are present in very small amounts but still play important roles. The periodic table helps show where these elements fit and how...

functional groups

Functional Groups in Organic Molecules

Functional groups are the parts of organic molecules that give them specific chemical behavior. They help determine how a compound reacts and what properties it has. In organic chemistry, these groups are used to classify molecules in a clear way. Hydrocarbons are one common class of organic compounds. They contain only carbon and hydrogen. Alcohols, aldehydes, and ketones are other classes that are identified by their functional groups. These groups make each class behave differently from the...

polymers

Polymer Structures and Uses

Polymers are large molecules built from repeating smaller units called monomers. Their long-chain structure gives them many different properties and makes them useful in everyday materials. Polymers can form in two main ways. In addition polymerization, monomers join together without losing any atoms. In condensation polymerization, monomers link while a small molecule is released. These two pathways help explain how many common plastics and related materials are made. The structure of a...

what are lipids?

Lipids in Cells: Fats and Membranes

Lipids are a group of biomolecules found in living things. They are known for their role in energy storage and in building cell membranes. This makes them important in many parts of biology. Fats are one common type of lipid. Other lipids include phospholipids and steroids. Each group has a different structure and a different job in the body. Phospholipids are especially important because they help form cell membranes. Steroids also belong to the lipid group, and they have their own distinct...

structure of lipids

Types of Lipids and Their Structure

Lipids are a major group of biological molecules, and their structure helps explain their different forms. Many lipids are built from fatty acids, which are long hydrocarbon chains with a carboxyl group. The carbon chain is hydrophobic, meaning it does not mix well with water, while the carboxyl group is the acidic end. Triglycerides are one common lipid type. They consist of a glycerol molecule joined to three fatty acid chains. Saturated triglycerides have fatty acids with only single...

chemistry of carbohydrates

Carbohydrate Structures and Types

Carbohydrates are biomolecules built from carbon, hydrogen, and oxygen. Their chemistry helps explain how simple sugars join together and how larger carbohydrate molecules form. The smallest carbohydrates are monosaccharides, or single sugar units. These can link to make disaccharides, which contain two sugar units, and polysaccharides, which are long chains of many sugar units. Carbohydrates play an important role in biology because they are part of the structures and processes found in...

nucleic acids

Nucleic Acids and Genetic Information

Nucleic acids carry genetic information in cells. They include DNA and RNA, which are made from nucleotide building blocks. These molecules store, copy, and help use the instructions needed for life. DNA is the main long-term storage molecule for genetic information. RNA helps carry and use that information in cells. Together, these nucleic acids connect the code in a cell to the proteins it can make.

intermolecular forces

Forces between molecules help explain why matter behaves the way it does. These intermolecular attractions act between separate molecules, not within a single molecule. They are often much weaker than the bonds that hold atoms together inside a molecule, but they still affect many properties of liquids and solids. Several common types of intermolecular forces are covered in this topic. These include dipole-dipole forces, hydrogen bonding, ion-dipole forces, and van der Waals forces. Van der...

noncovalent attractions in biomolecules

How Biomolecules Hold Their Shape

Biomolecules hold their shape through noncovalent attractions. These interactions occur within and between molecules and help control the structure and stability of complexes. They are different from covalent bonds because they do not involve sharing electrons. Four main noncovalent interactions are important in biology: hydrogen bonds, van der Waals forces, ionic bonds, and hydrophobic interactions. Hydrogen bonds form when a hydrogen atom is covalently bonded to a strongly electronegative...

pH Scale and Acid-Base Balance

pH measures how acidic or basic an aqueous solution is. It is a key way to describe the balance between acids and bases in water-based solutions. The pH scale shows this balance with low values for acidic solutions and high values for basic solutions. Neutral solutions fall in the middle of the scale. Understanding pH helps explain how different substances behave in water. It also helps compare solutions that are more acidic, more basic, or neutral.

hydrolysis of atp

ATP Hydrolysis and Energy Release

ATP hydrolysis is a key chemical reaction in cells that releases energy. ATP, or adenosine triphosphate, is the molecule cells use to store and transfer energy for many processes. During hydrolysis, water breaks the bond in ATP’s terminal phosphate group. This reaction converts ATP into ADP, or adenosine diphosphate, and inorganic phosphate. The released energy can then be used to drive cellular work. High school biology students often see ATP hydrolysis as part of energy transfer in living...

key terms and concepts

Explore the main intermolecular attractions, including dipole-dipole forces, hydrogen bonding, ion-dipole forces, and van der Waals forces, for high school chemistry.

Forces Between Molecules | JoVE K12

molecular biology

JoVE Core Biología Molecular presenta los procesos moleculares de la célula a través de lecciones claras y concisas de animaciones audiovisuales. Además, en los vídeos de científicos en acción, se muestran aplicaciones de estos conceptos mediante experimentos reales en laboratorios especializados.

Forces Between Molecules

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