¿Qué fuerzas intermoleculares puede tener un átomo de neón?

Las fuerzas intermoleculares son atracciones entre átomos o moléculas. La fuerza de estas atracciones determina las propiedades físicas de la sustancia a una temperatura determinada. Cuanto más fuertes sean las fuerzas intermoleculares, más firmemente se mantendrán juntas las partículas, por lo que las sustancias con fuertes fuerzas intermoleculares tienden a tener temperaturas de fusión y ebullición más altas. El neón es un gas a temperatura ambiente y tiene una temperatura de ebullición muy baja de -246 grados Celsius, solo 27 Kelvin.

Hay tres tipos principales de fuerza intermolecular que existen entre entidades en diferentes sustancias químicas. El tipo más fuerte de fuerza intermolecular es el enlace de hidrógeno. Los productos químicos que presentan enlaces de hidrógeno tienden a tener puntos de fusión y ebullición mucho más altos que los productos químicos similares que no participan en el enlace de hidrógeno. Las atracciones dipolo-dipolo son más débiles que los enlaces de hidrógeno, pero más fuertes que el tercer tipo de fuerza intermolecular: las fuerzas de dispersión.

Los enlaces de hidrógeno ocurren cuando un átomo de hidrógeno unido covalentemente a un átomo electronegativo, como oxígeno, nitrógeno o flúor, interactúa con otro átomo electronegativo en una molécula vecina. La fuerza de los enlaces de hidrógeno es alta, alrededor del 10% de la fuerza de un enlace covalente normal. Sin embargo, el neón es un elemento y no contiene átomos de hidrógeno, por lo tanto, el enlace de hidrógeno no puede tener lugar en el neón.

Las atracciones dipolo-dipolo ocurren en moléculas que exhiben dipolos permanentes. Un dipolo permanente se produce cuando los electrones en una molécula se distribuyen de manera desigual de tal manera que una parte de la molécula tiene una carga negativa parcial permanente, y otra parte tiene una carga positiva parcial permanente cargo. Las sustancias en las que las partículas tienen dipolos permanentes tienen fuerzas intermoleculares ligeramente más altas que las sustancias sin ellas. Las partículas de neón son átomos individuales, por lo tanto, no tienen dipolo permanente; por lo que este tipo de fuerza intermolecular no está presente en el neón.

Todas las sustancias, incluido el neón, muestran fuerzas de dispersión. Son el tipo más débil de fuerza intermolecular ya que son solo transitorias, pero aun así su efecto general es suficiente para formar una atracción significativa entre partículas. Las fuerzas de dispersión ocurren debido al movimiento aleatorio de los electrones dentro del átomo. En cualquier momento, es probable que haya más electrones en un lado del átomo que en el otro, lo que se conoce como dipolo temporal. Cuando un átomo experimenta un dipolo temporal, puede afectar a los átomos vecinos. Por ejemplo, si el lado más negativo del átomo se acercara a un segundo átomo, rechazaría los electrones, induciendo otro dipolo temporal en el átomo cercano. Los dos átomos experimentarían entonces una atracción electrostática transitoria.

La fuerza de las fuerzas de dispersión depende de la cantidad de electrones en la partícula, ya que si hay más electrones, existe la posibilidad de que cualquier dipolo temporal sea mucho más significativo. El neón es un átomo relativamente pequeño con solo 10 electrones, por lo que sus fuerzas de dispersión son solo débiles. Aun así, las fuerzas de dispersión del neón son suficientes para facilitar una temperatura de ebullición 23 grados más alta que la del helio, que solo tiene dos electrones. Por tanto, se requiere significativamente más energía para superar las fuerzas de dispersión lo suficiente como para permitir que los átomos se separen y se vuelvan gaseosos.