
Propiedades según las fuerzas intermoleculares
Química
Conceptos clave
- Las propiedades físicas (punto de fusión/ebullición, volatilidad, viscosidad, solubilidad) dependen de las fuerzas intermoleculares (FIM) entre moléculas, no de los enlaces covalentes dentro de la molécula.
- Al ebullir o fundir una sustancia molecular: se vencen las FIM — los enlaces covalentes no se rompen.
- Jerarquía de FIM (de menor a mayor): London (1–10 kJ mol⁻¹) < dipolo-dipolo (3–20 kJ mol⁻¹) < enlace de hidrógeno (10–40 kJ mol⁻¹).
- Regla de solubilidad: "lo semejante disuelve a lo semejante" — polar con polar, apolar con apolar.
- Anomalía del agua: = 100 °C, mucho más alta que (−60 °C), por sus enlaces de H.
Propiedades y su relación con las FIM
- Punto de ebullición (↑ FIM → ↑ ): más energía para separar las moléculas. Comparar siempre por tipo de FIM primero, luego por número de electrones.
- Volatilidad y presión de vapor (↑ FIM → ↓ volatilidad → ↓ presión de vapor): relación inversa a .
- Viscosidad (↑ FIM → ↑ viscosidad): resistencia al flujo. El glicerol (3 grupos O–H) es muy viscoso; el hexano (solo London) fluye fácilmente.
- Tensión superficial (↑ FIM → ↑ tensión superficial): el agua forma gotas esféricas por su red de enlaces de H.
- Solubilidad: FIM compatibles entre soluto y disolvente → disolución favorable.
Solubilidad: "lo semejante disuelve a lo semejante"
- Polar/iónico en agua (polar): NaCl, etanol → interacciones ion-dipolo y enlace de H compensan la ruptura de la red.
- Apolar en apolar: y grasas en hexano → London con London → compatibles.
- Apolar en polar (inmiscible): casi insoluble en agua; hexano y agua no se mezclan → las FIM que se formarían no compensan las que se rompen.
- Regla de bolsillo: identifica el tipo de FIM del soluto y del disolvente → ¿son compatibles? → sí = soluble; no = insoluble.
La anomalía del agua y comparaciones
- Grupo 16 — : (−60 °C) < (−41 °C) < (−2 °C) → tendencia por London creciente.
- (100 °C): rompe la tendencia por enlaces de H O–H···O, mucho más fuertes que el dipolo-dipolo de .
- Misma anomalía en grupo 17: HF (−19 °C) >> HCl (−85 °C).
- Misma anomalía en grupo 15: NH₃ (−33 °C) >> PH₃ (−87 °C).
Ejemplo resuelto
¿Cuál es más volátil: la acetona o el etanol ? Ambas tienen masa molar ~46–58 g/mol.
- Etanol: grupo O–H → H unido a O → enlace de hidrógeno (10–40 kJ mol⁻¹).
- Acetona: C=O polar, pero no hay H unido a O → solo dipolo-dipolo (3–20 kJ mol⁻¹) + London.
- FIM de acetona < FIM de etanol → las moléculas de acetona escapan más fácilmente al estado vapor.
- Conclusión: la acetona es más volátil. Su presión de vapor a 20 °C (~190 mmHg) supera ampliamente la del etanol (~44 mmHg).
En el examen IB
- Error más penalizado: "se rompen enlaces covalentes al hervir una sustancia molecular". Solo se rompen las FIM; los enlaces dentro de la molécula quedan intactos.
- Error frecuente: comparar por masa molar sin identificar primero el tipo de FIM. Siempre: ¿hay enlace de H? → ¿hay dipolo-dipolo? → ¿solo London?
- Ante la anomalía del agua/HF/NH₃ en una serie: explica que forman enlace de hidrógeno, más fuerte que las FIM de sus vecinos del grupo, que solo tienen dipolo-dipolo.
- "Lo semejante disuelve a lo semejante" implica igualdad de tipo de FIM (no de tamaño de molécula).
- Viscosidad: menciona que glicerol con 3 grupos O–H puede formar muchos enlaces de H simultáneamente → muy viscoso.