Sólidos moleculares

• Un sólido molecular tiene como unidad estructural moléculas discretas (no iones ni una red continua) unidas entre sí solo por fuerzas intermoleculares (FIM) débiles.
• Los enlaces covalentes dentro de cada molécula son fuertes (~350 kJ mol⁻¹) pero no se rompen al fundir — lo que se vence son las FIM entre moléculas.
• Consecuencia: puntos de fusión bajos (generalmente <300 °C), blandos, no conducen, volátiles.
• Tres tipos de FIM posibles: solo London (apolares) · London + dipolo-dipolo (polares sin H–O/N/F) · London + enlace de H (H unido a O, N o F).
• El hielo es la excepción más importante: red hexagonal abierta → menos denso que el agua líquida → flota.

• ¿La unidad es una molécula completa (no iones ni átomos enlazados en red)? → candidato molecular.
• $T_\text{fus}$ baja (típicamente <300 °C): necesita poca energía para separar las moléculas.
• No conduce en ningún estado (sólido, líquido, disuelto en disolventes no polares) — no hay iones ni electrones libres.
• Contraste: $\text{NaCl}$ conduce fundido (iónico) · Cu conduce sólido (metálico) · diamante no conduce nunca pero $T_\text{fus}$ >3000 °C (covalente en red).

• Solo London (apolares: $\text{I}_2$, naftaleno $\text{C}_{10}\text{H}_8$, $\text{CO}_2$ sólido): $T_\text{fus}$ aumenta con el número de electrones (mayor polarizabilidad). $\text{I}_2$ es sólido a TA; $\text{CO}_2$ sublima a −78 °C.
• London + dipolo-dipolo (polares sin H en N/O/F: acetona $\text{(CH}_3)_2\text{CO}$): $T_\text{eb}$ mayor que una molécula apolar de masa similar.
• London + enlace de H (H₂O, sacarosa $\text{C}_{12}\text{H}_{22}\text{O}_{11}$, alcoholes): FIM más fuertes → $T_\text{fus}$ relativamente alta para el tamaño de molécula.
• Para comparar dos sólidos moleculares: (1) ¿tipo de FIM diferente? → mayor FIM → mayor $T_\text{fus}$. (2) ¿Mismo tipo? → más electrones o mayor superficie → mayor $T_\text{fus}$.

• Cada $\text{H}_2\text{O}$ forma hasta 4 enlaces de H (2 como donante, 2 como aceptor) en disposición tetraédrica.
• La red hexagonal resultante es abierta: hay espacio vacío entre las moléculas → densidad del hielo (0,92 g/cm³) < agua líquida (1,00 g/cm³).
• Al fundir, algunos enlaces de H se rompen y las moléculas se empaquetan más → el agua líquida es más densa → el hielo flota.
• Consecuencia biológica: los lagos se congelan por arriba, no por abajo → los organismos sobreviven bajo el hielo.

¿Por qué el yodo ($\text{I}_2$) es sólido a temperatura ambiente y el fluor ($\text{F}_2$) es gas?

• Ambos son apolares → única FIM = fuerzas de London.
• $\text{F}_2$: 18 electrones (9 × 2), nube pequeña, London muy débil → $T_\text{eb}$= −188 °C → gas a TA.
• $\text{I}_2$: 106 electrones (53 × 2), nube grande y muy polarizable, London fuertes → $T_\text{eb}$= +184 °C → sólido a TA.
• Conclusión: más electrones → nube más polarizable → London más fuertes → mayor $T_\text{fus}$ → estado más condensado.

• Error más repetido: decir que el bajo punto de fusión de un sólido molecular se debe a "enlaces covalentes débiles". Los enlaces covalentes son fuertes; lo débil son las fuerzas intermoleculares.
• Error frecuente: decir que la densidad del hielo es mayor que la del agua. Es al revés: hielo < agua líquida por la red abierta de enlaces de H.
• Para clasificar un sólido desconocido: conductividad sólido (metálico) · conductividad solo fundido/disuelto (iónico) · $T_\text{fus}$ muy alta + no conduce (covalente en red) · $T_\text{fus}$ baja + no conduce (molecular).
• La volatilidad es inversa a la fuerza de FIM: más FIM → menos volátil → menor presión de vapor.
• Al describir el hielo, menciona "4 enlaces de H por molécula, disposición tetraédrica, red hexagonal abierta" para una respuesta completa.