Fuerzas de dispersión (de London)
Las fuerzas de dispersión, también conocidas como fuerzas de dispersión de London, en honor al científico Fritz London, son unas fuerzas de tipo intermolecular. Dichas fuerzas tienen lugar entre moléculas de tipo no polar, donde pueden encontrarse dipolos.
Cuando se representan los orbitales de átomos y moléculas, la distribución de los electrones, es decir, la densidad electrónica, es el valor promediado en el tiempo. Lo que da origen a la atracción entre moléculas vecinas son las oscilaciones respecto a dicho valor promediado en el tiempo. Los átomos de los gases nobles nos proporcionan el ejemplo más sencillo. En promedio, la densidad electrónica debería ser esféricamente simétrica alrededor del núcleo atómico. Sin embargo, la gran parte del tiempo, los electrones tienen una distribución asimétrica; en consecuencia de esto, una parte del átomo tiene una densidad electrónica mayor y en otra la densidad electrónica es menor.
El lado o extremo en el que el núcleo se encuentra parcialmente expuesto, es ligeramente más positivo (δ+), y el extremo hacia el que la densidad electrónica se ha desplazado tiene una carga parcial negativa (δ-). Dicha separación de cargas se conoce como dipolo temporal. El núcleo parcialmente expuesto de un átomo atrae densidad electrónica de un átomo vecino y es este dipolo inducido entre las moléculas lo que representa la fuerza de dispersión entre los átomos y las moléculas. Sin embargo, un instante después la densidad electrónica ya se ha desplazado, y las cargas parciales que causan la atracción se han cambiado.
En este punto, es importante entender que las fuerzas de dispersión de London son las fuerzas intermoleculares más débiles, pero también las más universales, ya que existen en todas las moléculas, independientemente de si son polares o no. Esto se debe a que, aunque una molécula puede ser en general no polar, siempre habrá fluctuaciones en la densidad de carga que darán lugar a dipolos temporales y, por lo tanto, a fuerzas de dispersión.
La intensidad de la fuerza de dispersión depende de cierto número de factores. Sin embargo, dar un enfoque cualitativo y predictivo debe considerar que las fuerzas de dispersión se relacionan con el número de electrones que se encuentren en el átomo o en la molécula. Así, bajo dicha base, es el número de electrones el que determinará la facilidad con la que se puede polarizar la densidad del electrón y a mayor polarización, son más intensas las fuerzas de dispersión. A su vez, la intensidad de estas fuerzas intermoleculares determina el punto de fusión y el punto de ebullición de la sustancia: cuando más intensas son las fuerzas intermoleculares, más altos son los puntos de fusión y de ebullición.
La forma molecular es un factor más bien secundario, que afecta a intensidad de las fuerzas de dispersión. Una molécula compacta sólo permite una pequeña separación de carga, mientras que una molécula alargada hace posible una separación de carga bastante mayor. El hexafluoruro de azufre, SF6, y el decano, CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH3, nos ofrecen una buena comparación. El primer compuesto tiene 70 electrones y un punto de fusión de -51ºC, en tanto que el segundo tiene 72 electrones y un punto de fusión de -30ºC. Por lo tanto, las fuerzas de dispersión son mayores entre las largas moléculas de decano que entre las moléculas esféricas del hexafluoruro de azufre. Así decimos, que las fuerzas de dispersión de London, son más intensas cuanto mayor sea la molécula, debido a que los dipolos tienen lugar con mayor facilidad.
Las fuerzas de dispersión de London también juegan un papel crucial en la formación de líquidos y sólidos. En los gases, las fuerzas de dispersión son generalmente demasiado débiles para mantener juntas las moléculas, pero en los líquidos y sólidos, estas fuerzas pueden ser suficientes para mantener juntas las moléculas. Además, las fuerzas de dispersión son responsables de la condensación de los gases en líquidos a bajas temperaturas. A medida que la temperatura disminuye, la energía cinética de las moléculas también disminuye, lo que permite que las fuerzas de dispersión mantengan juntas las moléculas. En resumen, las fuerzas de dispersión de London son fundamentales para la existencia de la materia en sus diferentes estados y para la transición entre estos estados.
