Las fuerzas de atracción molecular en cristales

Escrito por john brennan | Traducido por valeria garcia
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Las fuerzas de atracción molecular en cristales
Los cristales se mantienen unidos por las atracciones entre las moléculas. (Jupiterimages/Goodshoot/Getty Images)

A diferencia de otros sólidos, los cristales tienen moléculas o iones dispuestos en una matriz bien definida. Todos los cristales se mantienen unidos por las atracciones entre las moléculas. Las fuerzas que ligan a un cristal, sin embargo, varían dependiendo del tipo de cristal y las moléculas o iones que lo componen. Las diferencias en la estructura cristalina explican las diferentes propiedades de sólidos cristalinos.

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Enlaces covalentes

Los átomos en un enlace covalente comparten electrones entre sí. El tipo de atracción que resulta de un enlace covalente es mucho más fuerte que las fuerzas intermoleculares entre las moléculas. Los cristales en los cuales todos los átomos están unidos por enlaces covalentes son llamados sólidos de red. El ejemplo más conocido es un diamante, lo cual es una enrejando gigante de átomos de carbono, cada uno unido a cuatro vecinos por un enlace covalente. Esta estructura ayuda a explicar por qué los diamantes son tan duros, la estructura es un poco como un marco de acero fuerte que requiere mucho esfuerzo para romper.

Enlace iónico

Los enlaces iónicos son atracciones entre iones. En un cristal de sal, por ejemplo, los iones de sodio tienen carga positiva y los iones de cloruro tienen carga negativa, así que se atraen entre sí. Estas fuerzas no son tan fuertes como las interacciones covalentes en una red sólida, pero son más fuertes que otras atracciones intermoleculares, y representan el punto de fusión más alto de estos tipos de compuestos. También ayudan a crear el cristal, duro y quebradizo. Por ello, un fuerte golpe con un martillo u otro instrumento puede causar que un cristal iónico se fracture y se rompa en fragmentos.

Enlaces de hidrógeno y dipolo-dipolo

Muchas moléculas son polares o tienen grupos funcionales polares, lo que significa que algunas partes de la molécula tienen densidad de electrones alta y, por tanto, una carga negativa parcial, mientras que otras partes de la molécula tienen densidad del electrón baja y, por tanto, una carga positiva parcial. Si pones dos de estas moléculas juntos, experimentan atracción llamada una interacción dipolo-dipolo. Si el oxígeno, nitrógeno o flúor están involucrados y las moléculas tienen átomos de hidrógeno enlazados a uno de estos elementos, las dos moléculas pueden experimentar un tipo aún más fuerte de atracción llamado un enlace del hidrógeno. Los enlaces hidrógeno e interacciones dipolo-dipolo son más débiles que los enlace iónicos, pero en conjunto pueden ser muy resistentes. Los cristales de azúcar y cubitos de hielo, por ejemplo, se mantienen unidos por este tipo de enlaces.

Fuerzas de London

Todas las moléculas experimentan interacciones atractivas llamadas fuerzas de London. Estas fuerzas, sin embargo, son muy débiles, los más débiles de las interacciones intermoleculares. Una molécula más grande experimenta fuerzas de London más fuertes, así que éstos son más importantes si las moléculas son grandes o la temperatura es muy baja. Por otra parte, mientras que las otras interacciones moleculares pueden dictar un cierto tipo de arreglo y por lo tanto una estructura cristalina bien definida, las fuerzas de London son menos dependientes de cómo las moléculas se orientan. Sin embargo, las fuerzas de London desempeñan un papel en conservar moléculas en conjunto en un cristal, aunque menos importantes que las otras clases de fuerzas.

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