Dentro de una molécula, los átomos están unidos mediante fuerzas intramoleculares(enlaces iónicos, metálicos o covalentes, principalmente). Estas son las fuerzas que se deben vencer para que se produzca un cambio químico. Son estas fuerzas, por tanto, las que determinan las propiedades químicas de las sustancias. Sin embargo existen otras fuerzas intermoleculares que actúan sobre distintas moléculas o iones y que hacen que éstos se atraigan o se repelan. Estas fuerzas son las que determinan las propiedades físicas de las sustancias como, por ejemplo, el estado de agregación, el punto de fusión y de ebullición, la solubilidad, la tensión superficial, la densidad, etc. Por lo general son fuerzas débiles pero, al ser muy numerosas, su contribución es importante. La figura inferior resume los diversos tipos de fuerzas intermoleculares. Pincha en los recuadros para saber más sobre ellas.
FUERZAS DE POLARIDAD (DIPOLO-DIPOLO)
Una molécula es un dipolo cuando existe una distribución asimétrica de
los electrones debido a que la molécula está formada por átomos de
distinta electronegatividad. Como consecuencia de ello, los electrones
se encuentran preferentemente en las proximidades del átomo más
electronegativo. Se crean así dos regiones (o polos) en la molécula, una
con carga parcial negativa y otra con carga parcial positiva.
Cuando dos moléculas polares (dipolos) se aproximan, se produce una
atracción entre el polo positivo de una de ellas y el negativo de la otra.
Esta fuerza de atracción entre dos dipolos es tanto más intensa cuanto
mayor es la polarización de dichas moléculas polares o, dicho de otra
forma, cuanto mayor sea la diferencia de electronegatividad entre los
átomos enlazados .
Los enlaces serán tanto más polares cuanto mayor sea la diferencia de electronegatividad entre los átomos enlazados.
Tipos de enlace dipolo-dipolo:
Los enlaces entre dipolos permanentes ocurren entre moléculas que tienen un
momento dipolar intrínseco; esto habitualmente se puede relacionar con una
diferencia de electronegatividad. Por otro lado, los átomos y las moléculas
apolares, que no tienen un momento dipolar permanente, son polarizables, esto
es, pueden formar dipolos eléctricos como reacción a un campo eléctrico
cercano. El enlace entre un átomo o molécula apolar y una molécula dipolar se
denomina dipolo permanente-dipolo inducido, y es de alcance aún más corto.
DIPOLO INDUCIDO: Los dipolos inducidos son los que se producen a causa del choque entre nubes electrónicas: cuanto más densa es la nube electrónica, más fuerte el choque y por ende mayor es la fuerza. La intensidad de las fuerzas intermoleculares tienen especial importancia al determinar los puntos de ebullición de las sustancias.
En el fluoruro de hidrógeno, por ejemplo, el F es más electronegativo que el H porque su núcleo, con 9 cargas positivas, atrae a los e-compartidos con el H con más fuerza que el núcleo del H, con una sóla carga positiva. Por lo tanto, los e- compartidos por covalencia estarán más próximos al F que al H y la molécula forma un dipolo permanente (Figura de la izquierda). Un ejemplo particularmente interesante de las interacciones dipolo-dipolo son los puentes de hidrógeno.
El momento dipolar (m) es un vector (orientado hacia la carga negativa y cuya magnitud depende de la intensidad de la carga y de la distancia entre los átomos) que permite cuantificar la asimetría de cargas en la molécula. La forma de la molecula también afecta al momento dipolar.
PUENTES DE HIDRÓGENO
Los puentes de hidrógeno constituyen un caso especial de interacción dipolo-dipolo (Figura de la derecha). Se producen cuando un átomo de hidrógeno está unido covalentemente a un elemento que sea:
muy electronegativo y con dobletes electrónicos sin compartir
de muy pequeño tamaño y capaz, por tanto, de aproximarse al
núcleo del hidrógeno
Estas condiciones se cumplen en el caso de los átomos de F, O y N. El enlace que forman con el hidrógeno es muy polar y el átomo de hidrógeno es un centro de cargas positivas que será atraído hacia los pares de electrones sin compartir de los átomos electronegativos de otras moléculas (Figura de la izquierda). Se trata de unenlace débil (entre 2 y 10 Kcal/mol). Sin embargo, como son muy abundantes, su contribución a la cohesión entre biomoléculas es grande. La distancia entre los átomos electronegativos unidos mediante un puente de hidrógeno suele ser de unos 3 Å. El hidrógeno se sitúa a 1Å del átomo al que está covalentemente unido y a 2 Å del que cede sus e- no apareados (Figura de la derecha).
Muchas de las propiedades físicas y químicas del agua se deben a los
puentes de hidrógeno. Cada molécula de agua es capaz de dormar
4 puentes de hidrógeno, lo que explica su elevado punto de abullición,
ya que es necesario romper gran cantidad de puentes de hidrógeno
para que una molécula de agua pase al estado gaseoso.
Este enlace es fundamental en bioquímica, ya que:
condiciona en gran medida la estructura espacial de las proteínas
y de los ácidos nucleicos y
está presente en gran parte de las interacciones que tienen lugar
entre distintos tipos de biomoléculas en multitud de procesos
