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El Caso de la Desaparición de Un Sólido en el Agua – Solubilidad – Fuerzas Entre las Moléculas: Parte 3
Fecha: mayo 9, 2017
Autor/a: Luis Eduardo
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Si aún no han leído las dos primeras entradas en esta trilogía acerca de las fuerzas intermoleculares, tal vez quieran darles un vistazo en este enlace: parte 1 y en este otro enlace: parte 2. A ver, una sustancia para que pueda tener estados de agregación tiene que tener interacción entre las moléculas. Al decir estado de agregación me refiero a los estados de la materia: sólido, líquido, gas, plasma. Cada estado de agregación a nivel macroscópico depende de la temperatura. Podemos empezar con una temperatura muy baja, digamos 0 K (-273.15 °C, el cero absoluto el cual es imposible llegar sin embargo si es posible llegar muy cerca a él) y en esta temperatura TODA sustancia es sólida. Si empezamos a aumentar la temperatura lentamente, los átomos y/o moléculas empiezan a ganar velocidad y entre más velocidad ganan, las fuerzas que sostienen a las moléculas en estado sólido empiezan a ceder y pasamos del estado sólido (solidísimo) al estado líquido. Aquellas sustancias con fuerzas intermoleculares más débiles, alcanzan este estado de movimiento líquido mucho más rápido que aquellas sustancias con fuerzas intermoleculares más altas. Por eso encontramos que el hidrógeno molecular (P. Fus.: 14 K, -259.16 °C), el helio (P. Fus.: 0.95 K, -272.20 °C) y el nitrógeno molecular (P. Fus.: 63.15 K, -210 °C) tienen puntos de fusión muy bajos: las fuerzas intermoleculares entre sus moléculas son muy débiles (Fuerzas de Dispersión de London). Si seguimos subiendo la temperatura empezamos a derretir otras sustancias que pueden tener fuerzas intermoleculares más fuertes o tamaños más grandes como ocurre con el metano (P. Fus.: 90,7 K, -182.5 °C), etano (P. Fus.: 90.4 K, -182,8 °C) o el éter etílico (P. Fus.: 156,8 K, -116,3 °C). A estas temperaturas, helio, hidrógeno y nitrógeno ya son gases, es decir, ya vencieron aún más las fuerzas intermoleculares y lograron ganar velocidad para poder estar en fase gaseosa.
Acetona fuerzas polares
Continuando con el aumento de temperatura, las moléculas con mayores fuerzas intermoleculares como aquellas que tienen dipolos empiezan a ganar velocidad tal que logran vencer las fuerzas dipolares y pasan del estado sólido al estado líquido. Un ejemplo de sustancias polares son la acetona (P. Fus.: 178,5 K, -94,7 °C), formaldehído (P. Fus.: 181 K, -92 °C) o el formiato de metilo (P. Fus.: 173 K, -100 °C). Subiendo un poco la temperatura, llegamos a vencer las fuerzas intermoleculares llamadas puentes de hidrógeno las cuales son un tipo muy especial de interacción dipolar. Aquí podemos encontrar al metanol (P. Fus.: 175,6 K, -97,6 °C), etilenglicol (P. Fus.: 260,2 K, -13 °C) y el agua (P. fus: 273.15 K, 0 °C). Por último, si seguimos subiendo la temperatura, podemos vencer las fuerzas de los iones, como ejemplo el acetato de sodio (P. Fus.: 597 K, 324 °C), el cloruro de sodio (P. Fus.: 1 074 K, 801 °C) y el óxido de hierro (III)(P. Fus.: 1 812 K, 1 540 °C).
Iones mas fuertes
Bien, como pueden ver, a medida que aumentamos temperaturas vamos venciendo fuerzas intermoleculares, lo mismo ocurre cuando pasamos del estado líquido al estado gaseoso, una hermosa correlación ocurre entre las fuerzas intermoleculares y los puntos de ebullición.
¿Y cuándo hablamos de solubilidad? ¿Cuánta sal hay en los océanos? ¿Y por qué no se ve cuando ponemos agua de mar en un recipiente? ¿Cómo es que la sal se disuelve en el agua hasta el punto que no se ve? Tomen agua y agréguenle sal, agiten, se disuelve, vuelvan a agregar sal, agiten, se disuelve; vuelvan a agregar sal… Así y varias veces, el sólido se disuelve y desaparece en el líquido. Lavoisier dijo: “La materia no se crea ni se destruye, solo se transforma” entonces, la sal no desaparece, se disuelve en el agua… Duh!
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