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ÁREA DE CIENCIAS DE LA VIDA

26/05/2011
QUÍMICA ORGANICA II
MOMENTO DIPOLAR

En química se define como (μ) el momento dipolar y se refiere a la medida de la intensidad de la fuerza de atracción entre dos átomos, es la expresión de la asimetría de la carga eléctrica. Está definido como el producto entre la distancia "d" que separa a las cargas (longitud del enlace) y el valor de las cargasiguales y opuestas en un enlace químico:

Muchas moléculas eléctricamente neutras, esto es, sin carga neta, poseen una distribución de cargas no homogénea. Esto se debe a que los átomos que las forman tienen diferente electronegatividad, de tal forma que cuando se crea un enlace covalente, los dos electrones del enlace son atraídos con distinta fuerza por los átomos que los comparten. Enresumen, el orbital molecular pierde su simetría, y la probabilidad de encontrar los electrones se hace mayor en las proximidades del átomo más electronegativo. Se sigue conservando la neutralidad eléctrica global, pero sobre el átomo más electronegativo hay un predominio de carga negativa mientras que sobre el átomo menos electronegativo hay un predominio de carga positiva: se ha formado un dipolo. Lamagnitud de ese dipolo viene definida por lo que se conoce como momento dipolar, y es el producto de la carga fraccional presente sobre cada átomo por la distancia que las separa. La unidad de momento dipolar es el Debye; 1 D = 3,34 x 10-30 Culombio x m.
Molécula diatómica sin momento dipolar Distorsión de la nube electrónica entre dos átomos con diferente electronegatividad

El ordenrelativo de electronegatividad de varios elementos es el siguiente (en rojo se muestran los presentes en las biomoléculas):
F (4,0) > O (3,5) > N, Cl (3,0) > C, S, (2,5) ~ H (2,2), P (2,1)
El número entre paréntesis corresponde a la cuantificación de la electronegatividad según Pauling.
La separación de cargas en un enlace covalente es tanto mayor cuanto mayor sea la diferencia deelectronegatividades entre los átomos que lo forman. Esto quiere decir que un enlace entre dos átomos de C, o entre un C y un H tiene una distribución prácticamente homogénea de los electrones, esto es, de la carga, mientras que un enlace C-O tiene la nube electrónica más desplazada hacia el oxígeno, al ser este elemento más electronegativo que el carbono. Así, en un enlace sencillo C-O el oxígeno tieneaproximadamente un 0,2 de carga negativa (y el C un 0,2 de carga positiva), mientras que en un enlace H-O la carga sobre cada átomo es del orden de 0,4; evidentemente, también en este caso el exceso de carga negativa corresponde al átomo de oxígeno. Se estima que una diferencia de electronegatividades del orden de 2 unidades supone una carga fraccional de 0,5 o, lo que es lo mismo, que el enlace tiene un50% de carácter iónico.
Puede ocurrir que una molécula no tenga momento dipolar neto, aunque sus enlaces individualmente considerados sí lo posean; tal es el caso del CO2, en el que cada doble enlace C=O está polarizado, pero la molécula, al ser totalmente lineal, no lo está: O=C=O. Por último, para moléculas con varios grupos cargados (aunque globalmente sean eléctricamente neutras) el momentodipolar es mucho mayor, como cabría esperar, que el de moléculas neutras sin carga.

Note el elevado momento dipolar de la acetona. Se debe a que el enlace p entre el carbono carbonílico y el oxígeno se encuentra mucho más polarizado que los enlaces s formados entre el oxígeno y el carbono o el hidrógeno.
Estos dipolos, aunque globalmente neutros, pueden interaccionar exactamente igual quelas moléculas con carga neta, aunque la energía de esa interacción será comparativamente menor dado que la carga presente también lo es.
Interacción entre dipolos
Una molécula con momento dipolar puede interaccionar con un ión, o bien con otra molécula dipolar. En ambos casos hay una diferencia muy importante con las interacciones iónicas: ahora la orientación de los grupos que interactúan es...