Comparando Fuerzas Intermoleculares: Punto de Fusión, Punto de Ebullición y Miscibilidad

Por qué las moléculas con masa molar creciente muestran una tendencia ascendente en los puntos de ebullición? La diferencia se puede atribuir a sus fuerzas intermoleculares. Todas las sustancias tienen fuerzas de dispersión:la fuerza intermolecular más débil.

La fuerza de las fuerzas de dispersión depende de la facilidad con la que se puedan polarizar los átomos. Los átomos con masas más altas tienen más electrones y nubes de electrones más grandes cuyos electrones se dispersan más libremente, lo que lleva a mayores fuerzas de dispersión. Cuanto más fuertes son las fuerzas se requiere más energía para romper las interacciones entre los átomos vecinos, lo que resulta en puntos de ebullición más altos.

Esto también explica por qué un aumento en la masa molar en la serie de alcanos se traduce en un aumento correspondiente en los puntos de ebullición y fusión. Sin embargo, la masa molar por sí sola no determina la fuerza de las fuerzas de dispersión. A pesar de tener las mismas masas, el n-pentano y el neopentano tienen diferentes puntos de ebullición como resultado de sus diferentes formas.

El n-pentano plano proporciona un área más grande para interactuar con las moléculas vecinas, mientras que el neopentano esférico tiene una superficie más pequeña y, en consecuencia, fuerzas de dispersión reducidas. Esto conduce a un punto de ebullición más bajo. Las fuerzas intermoleculares también son cruciales al mezclar líquidos.

Los líquidos de tipo y magnitud similar de fuerzas intermoleculares son completamente solubles en todas las proporciones o miscibles. Considere el etanol y el agua, los cuales exhiben interacciones de puentes de hidrógeno. Al mezclarse, las moléculas de etanol pueden formar enlaces de hidrógeno hidrógeno con moléculas de agua, y los dos líquidos son completamente miscibles.

Por el contrario, los líquidos con diferentes tipos y magnitudes de fuerzas intermoleculares son insolubles o inmiscibles. Considere las moléculas de agua polar con fuerzas de dispersión y enlaces de hidrógeno y las moléculas de hexano no polares con solo fuerzas de dispersión. Al mezclar, el hexano forma la capa superior y el agua forma la capa inferior.

Las fuerzas de dispersión más débiles en el hexano no pueden competir con los enlaces de hidrógeno más fuertes en el agua. Por tanto, el hexano y el agua son inmiscibles.