Fuerzas intermoleculares en la estructura del propano

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Las fuerzas intermoleculares son fuerzas entre moléculas. Comparadas con las fuerzas que mantienen unida a una molécula, suelen ser relativamente débiles, aunque, en definitiva, son las fuerzas que mantienen juntas a las moléculas en líquidos y sólidos. La fuerza de los materiales intermoleculares de una sustancia determinan las propiedades físicas tales como el punto de ebullición y el punto de fusión. Es la debilidad de las fuerzas intermoleculares del propano lo que ayuda a explicar por qué es un gas a temperatura ambiente y presión atmosférica.

Naturaleza del propano

El propano tiene la fórmula molecular C3H8: tres átomos de carbono y 8 átomos de hidrógeno. Los tres átomos de carbono forman una cadena simple con tres hidrógenos sobre los carbonos de cada extremo y dos hidrógenos en el carbono central. Los átomos en cada extremo de un enlace simple pueden rotar, así que los átomos en cualquiera de los extremos de ambos enlaces están rotando a temperatura ambiente. En la fase gas, las moléculas están volando por todos lados de modo desorganizado.

Distribución electrónica

Nos gusta pensar en los electrones como partículas, pero en realidad tienen comportamiento tanto de ondas como de partículas. En consecuencia, nunca podemos saber el momento y la posición del electrón al mismo tiempo. Los electrones se distribuyen alrededor del núcleo como una nube que cambia constantemente. Aunque en promedio, los electrones estarán distribuidos de manera uniforme, en cualquier instante dado podría haber un desequilibrio, con un exceso de cargas negativas en una región y una reducción de cargas negativas en otra. La molécula se convertirá muy brevemente en un dipolo, con una carga negativa neta en una zona y una carga positiva neta en otra.

Fuerzas de dispersión de London

Las cargas opuestas se atraen, mientras que las cargas opuestas se repelen. A medida que dos moléculas se acercan la una a la otra, un dipolo instantáneo en una molécula atraerá las cargas opuestas en otra molécula y creará un dipolo débil en la molécula vecina. Los dos dipolos débiles ahora se atraen entre sí. Aunque los dipolos instantáneos de la primera molécula seguirán cambiando, el dipolo inducido en la segunda molécula hará lo mismo, así que la atracción débil entre las dos moléculas persistirá. Este tipo de interacción molecular se conoce como fuerza de dispersión de London. Por lo general, las moléculas más grandes se polarizan más fácilmente, de tal manera que experimentan fuerzas de London más grandes que las moléculas más pequeñas.

Fuerzas de London en el propano

Las fuerzas de London son las únicas fuerzas intermoleculares que experimentan las moléculas de propano. Estas moléculas son relativamente pequeñas, así que las fuerzas de London entre ellas son débiles, demasiado débiles como para mantenerlas juntas formando una fase sólida o líquida a temperatura ambiente. Para transformar el propano a fase líquida, tienes que enfriarlo, lo cual hace que las moléculas se muevan con mayor lentitud; a temperaturas muy bajas, incluso las débiles interacciones de London pueden mantener unidas las moléculas de propano. Comprimir el propano, por lo tanto, lo convertirá en un líquido.