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Durante el invierno, si eres como la mayoría de los escolares, te entusiasman los días de nieve. En tu día libre, puedes salir a jugar en la nieve mientras ves caer los copos de nieve. Cuando un copo de nieve cae sobre tus manos enguantadas, puedes ver su forma durante un breve segundo antes de que se derrita.
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Regístrate gratisVerdadero o Falso: Los sólidos moleculares tienen un punto de ebullición bajo
¿Por qué los sólidos moleculares tienen baja densidad?
___ los sólidos experimentan interacciones dipolo-dipolo, mientras que ___ los sólidos experimentan fuerzas de dispersión de London
¿Cuál de los siguientes es un requisito para ser un sólido no polar? Selecciona todo lo que corresponda
Un dipolo ___ está causado por la orbitación de electrones, mientras que un dipolo ___ está causado por la atracción de electrones de otro dipolo
Verdadero o Falso: Una muestra de sólo HCl puede formar un enlace de hidrógeno
¿Por qué los sólidos moleculares son malos conductores térmicos?
¿Cómo se mantienen unidos los sólidos moleculares?
Verdadero o Falso: Los sólidos moleculares tienen un punto de ebullición bajo
¿Por qué los sólidos moleculares tienen baja densidad?
___ los sólidos experimentan interacciones dipolo-dipolo, mientras que ___ los sólidos experimentan fuerzas de dispersión de London
¿Cuál de los siguientes es un requisito para ser un sólido no polar? Selecciona todo lo que corresponda
Un dipolo ___ está causado por la orbitación de electrones, mientras que un dipolo ___ está causado por la atracción de electrones de otro dipolo
Verdadero o Falso: Una muestra de sólo HCl puede formar un enlace de hidrógeno
¿Por qué los sólidos moleculares son malos conductores térmicos?
¿Cómo se mantienen unidos los sólidos moleculares?
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Enviar comentariosTodos los copos de nieve tienen un patrón único, pero todos son hexagonales. ¿A qué se debe esto? Pues porque la nieve (el hielo) es un sólido molecular. En este artículo veremos los distintos tipos de sólidos moleculares. Al final, ¡sabremos por qué los copos de nieve tienen formas tan bonitas!
Sólidos moleculares son entramados cristalinos débiles formados por átomos o moléculas que se mantienen unidos por fuerzas intermoleculares débiles (es decir, fuerzas de van der Waals).
Las celosíascristalinas son una disposición ordenada y repetitiva de átomos/moléculas.
Las fuerzas de van derWaals son fuerzas débilesque existen entre átomos/moléculas. Estas fuerzas son electrostáticas, lo que significa que están causadas por la atracción/repulsión de cargas eléctricas.
Así que te he lanzado un montón de definiciones a la vez, así que vamos a desglosar esto pieza por pieza. Hablemos primero de la red cristalina. A continuación te muestro el aspecto de una red cristalina:
Fig.1 Ejemplo de una red cristalina frente a un sólido amorfo
Una red cristalina es esencialmente un patrón repetitivo en el que cada átomo/molécula se mantiene unido por alguna fuerza. Estas fuerzas también determinan cómo se estructurará la red.
En los sólidos moleculares, estas fuerzas son las fuerzas de van der Waals. Hay tres fuerzas de van der Waals principales, y cada uno de los tres tipos de sólidos moleculares corresponde a una de estas fuerzas. El "punto" principal de las fuerzas de van der Waals es que están causadas por la atracción de una carga parcialmente negativa (δ-) hacia otra parcialmente positiva (δ+). La forma en que se producen estas cargas depende del tipo de fuerza, en la que entraremos un poco más adelante.
Como acabo de mencionar, existen tres tipos de sólidos moleculares que se corresponden con los tres tipos de fuerzas de van der Waals. Éstos son
En primer lugar están los sólidos no polares. Cuando una especie es apolar, se debe a una de estas dos razones
Laelectronegatividad es la tendencia de un átomo a atraer hacia sí la densidad de electrones. Cuanto más cerca esté un elemento del flúor en la tabla periódica (arriba a la derecha), más electronegativo será.
Los sólidos no polares se mantienen unidos por las fuerzas de dispersión de London
Fuerzas de dispersión de London son las fuerzas electrostáticas entre una especie no polar con un dipolo instantáneo y una especie no polar con undipolo inducido .
A continuación se muestra cómo es este proceso :
Ahora que la especie tiene un dipolo instantáneo, puede inducir un dipolo en una especie no polar cercana. Los electrones de la especie no polar son atraídos hacia el extremo parcialmente positivo del dipolo instantáneo. Esto hace que los electrones se distribuyan de forma desigual y formen un dipolo.
He aquí el aspecto de este proceso :
La atracción entre el dipolo instantáneo y el inducido es lo que consideramos fuerzas de dispersión de Londres. Los dipolos inducidos se consideran temporales, ya que desaparecerán cuando se alejen de una molécula con dipolo.
A continuación tenemos los sólidos polares, que se mantienen unidos por interacciones dipolo-dipolo.
Interaccionesdipolo-dipolo son las fuerzas electrostáticas entre dos moléculas polares.
Los sólidos unidos por enlaces de hidrógeno están, lo has adivinado, unidos por enlaces de hidrógeno.
Cuando el hidrógeno se une a un átomo muy electronegativo (normalmente N, O o F), tendrá una carga positiva parcial grande. Por ello, el hidrógeno se sentirá atraído por los pares solitarios (electrones no enlazados) de un átomo electronegativo cercano (de nuevo N, O o F). Esta atracción se denomina enlace dehidrógeno.
El enlace de hidrógeno es un tipo especial de interacción dipolo-dipolo. En realidad, es mucho más fuerte debido a la gran diferencia de electronegatividad entre el H y el N, O o F. A continuación se muestra un ejemplo de enlace de hidrógeno:
Fig.5-Enlace de hidrógeno en el hielo
Ahora que hemos estudiado cada tipo, ¡vamos a ver qué aspecto tienen estos sólidos!
En primer lugar, tenemos un sólido de molécula no polar. A continuación se muestra la estructura del yodo (I2). Es una molécula no polar, por lo que está sujeta por las fuerzas de dispersión de London
Fig.6-El yodo es un ejemplo de sólido molecular no polar
La estructura cristalina del yodo es un cubo. Hay una molécula de yodo en cada esquina y en el centro de cada cara. A diferencia de nuestros otros ejemplos, no hay ninguna línea trazada para las fuerzas intermoleculares. Esto se debe a que no hay dipolos permanentes en ninguna de las moléculas, por lo que la dirección de atracción cambiará a medida que se formen y destruyan dipolos instantáneos (y, por tanto, los dipolos inducidos de las moléculas cercanas).
Acerquémonos y veamos cómo serían estas fuerzas intermoleculares:
Fig.7-Fuerzas de dispersión del yodo
Una molécula de yodo forma un dipolo temporal, que induce un dipolo en una molécula cercana. Una vez destruido el dipolo, puede formarse uno nuevo.
Estas interacciones son lo suficientemente fuertes como para mantener unida la estructura del yodo, pero como son más débiles que el enlace covalente dentro de cada molécula individual de yodo, cada molécula está más separada. El yodo tiene forma de cubo, ya que la fuerza de estas interacciones es igual.
A continuación, veamos un sólido polar. Nuestro ejemplo a continuación es el HCl:
Fig.8 El HCl es un sólido polar
Su estructura sólida es un zigzag, donde cada molécula se mantiene unida por interacciones dipolo-dipolo.
El sólido con enlaces de hidrógeno más común es el hielo, que se muestra a continuación:
Fig.9-La estructura cristalina del hielo
Volviendo a la introducción, ésta es la razón por la que los copos de nieve son hexagonales. Los copos de nieve son únicos debido a los diferentes patrones de enlace de hidrógeno, pero siempre tendrán esa forma hexagonal central.
Los sólidos moleculares obtienen sus propiedades de las débiles fuerzas de van der Waals que los mantienen unidos. Éstas son algunas de las propiedades más comunes de los sólidos moleculares:
Según la fuerza de las fuerzas de van der Waals, estas propiedades son más o menos exactas. Por ejemplo, el agua tiene un punto de fusión relativamente alto, ya que su enlace de hidrógeno es más fuerte.
De más débil a más fuerte:
Veamos por qué los sólidos moleculares son malos conductores (y, por tanto, buenos aislantes).
Para entender por qué los sólidos moleculares son malos conductores eléctricos, veamos en qué consiste un buen conductor.
Los conductores son básicamente "autopistas de electrones". Permiten que los electrones fluyan libremente a través de ellos. Las moléculas que son buenas conductoras permiten que sus electrones se muevan libremente.
Los sólidos moleculares están compuestos por moléculas neutras, por lo que no tienen electrones libres. Esto significa que los electrones no pueden fluir libremente, por lo que son malos conductores.
También son malos conductores del calor. La conductividad térmica es un "paso" de energía calorífica de una partícula a otra. Piénsalo como si pasaras una pelota a través de una fila de personas. Si las personas están hombro con hombro, no se tarda mucho en pasar la pelota, por lo que se pueden pasar muchas pelotas rápidamente. Si las personas están separadas unos metros, se tarda mucho más tiempo, por lo que es mucho menos eficaz.
Los sólidos moleculares tienen fuerzas de van der waals débiles que los mantienen unidos, por lo que están relativamente separados. Esto significa que el paso del calor tarda mucho más.
A continuación se muestra un ejemplo:
Fig.10-Diferencia de conductividad basada en las fuerzas intermoleculares
Los sólidos iónicos como el cloruro sódico (NaCl) tienen fuertes fuerzas electrostáticas que los mantienen unidos, mientras que los sólidos moleculares como el yodo tienen débiles fuerzas de van der waals.
Estas fuerzas más débiles mantienen las moléculas más separadas, por lo que son malos conductores.
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Lily Hulatt es una especialista en contenido digital con más de tres años de experiencia en estrategia de contenido y diseño curricular. Obtuvo su doctorado en Literatura Inglesa en la Universidad de Durham en 2022, enseñó en el Departamento de Estudios Ingleses de la Universidad de Durham y ha contribuido a varias publicaciones. Lily se especializa en Literatura Inglesa, Lengua Inglesa, Historia y Filosofía.
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Gabriel Freitas es un ingeniero en inteligencia artificial con una sólida experiencia en desarrollo de software, algoritmos de aprendizaje automático e IA generativa, incluidas aplicaciones de grandes modelos de lenguaje (LLM). Graduado en Ingeniería Eléctrica de la Universidad de São Paulo, actualmente cursa una maestría en Ingeniería Informática en la Universidad de Campinas, especializándose en temas de aprendizaje automático. Gabriel tiene una sólida formación en ingeniería de software y ha trabajado en proyectos que involucran visión por computadora, IA integrada y aplicaciones LLM.
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