Interacciones moleculares - camino libre medio

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5-6.3 La naturaleza de las fuerzas intermoleculares (del libro: ”Principios de Química. Introducción a los conceptos teóricos de P. Ander y A. Sonnessa “ Ed. Limusa , México, 1978, pg. 386 a 393)

De acuerdo con lo que acabamos de exponer con anterioridad, es evidente que las fuerzas que existen entre átomos y moléculas tienen prácticamente un origen eléctrico. Así, todos los átomos y lasmoléculas contienen electrones en movimiento y éstos originan fuerzas, de interacción entre ellas. Las moléculas y los átomos son neutros, en el sentido de que los electrones negativamente cargados se equilibran por la carga positiva del núcleo (protones). No obstante, esta neutralidad no significa que no exista una interacción eléctrica entre las moléculas. Una molécula monoatómica, pongamos porcaso el neón, puede tener en un instante dado un desplazamiento ligero de la nube de electrones en relación al núcleo positivo, debido al movimiento de dicha nube. Por tanto, el átomo tiene un pequeño dipolo instantáneo. Este dipolo instantáneo cambia continuamente su orientación de carga, de tal manera que durante un intervalo específico, que se compara casi siempre con el tiempo instantáneo, elmomento dipolar (el producto de las cargas dividido por la distancia que las separa) promedio de la molécula es cero. Sin embargo, un dipolo instantáneo dado interaccionará con una segunda molécula cercana, como se ilustra en la figura 5-19 y producirá un dipolo instantáneo inducido en ella. Este dipolo-instantáneo dipolo-inducido instantáneo, da origen a una pequeña fuerza instantánea deatracción. La fuerza que produce esta interacción se conoce con el nombre de fuerza de dispersión o de London. Se debe recordar que la fuerza entre cualquier par que interactúa se produce sólo durante un espacio de tiempo extremadamente pequeño (instantáneo). Sin embargo, puesto que en el gas se producen una gran cantidad de estos sucesos, la fuerza de dispersión está siempre presente. Estas fuerzas actúansólo a distancias muy reducidas; es por ello que se les denomina fuerzas de corto alcance.
Cuando las moléculas se acercan tanto que sus nubes electrónicas se superponen, las fuerzas intermoleculares adquieren una naturaleza de repulsión. Es esta repulsión en el momento del contacto la que hace que las moléculas de un gas reboten al chocar. En la sección anterior se indicó que la fuerza deatracción varía con el tipo de molécula de que se trate. Por ello, si la molécula en consideración posee un dipolo permanente, es de esperar que esta molécula dipolar pueda inducir una separación mucho mayor de carga en una molécula o un átomo neutro, cuando se le aproxime, incrementando así la atracción intermolecular. Se dice que la molécula dipolar induce un dipolo en la molécula normalmente neutray este segundo tipo de interacción de corto alcance se conoce como interacción dipolo-dipolo inducido.

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Distribución simétrica de la carga Separación instantánea de la
carga debidoal movimiento de la nube de electrones

Se mueven uno cerca del otro

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FIGURA 5-19. Interacciones dipolo instantáneo-di polo inducido instantáneo que dan origen a las fuerzas de dispersión.

Además, se presenta todavía una tercera interacción de corto alcance, cuando ambas moléculas participantes poseen undipolo permanente, que se conoce como interacción dipolo-dipolo. Estos. tres tipos de interacción son de corto alcance y esta característica de la naturaleza de las fuerzas se expresa mejor cuantitativamente en función de las energías potenciales intermoleculares. Debido a ello, en el estudio del enlace iónico vimos que la energía potencial de atracción entre iones varía inversamente con la...
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