Las fuerzas intermoleculares son fuerzas entre moléculas. En comparación con las fuerzas que mantienen unida a una molécula, por lo general son relativamente débiles, aunque en última instancia son las fuerzas que mantienen unidas las moléculas en líquidos y sólidos. La fuerza de los materiales intermoleculares en una sustancia determina las propiedades físicas como el punto de ebullición y el punto de fusión. Es la debilidad de las fuerzas intermoleculares en el propano lo que ayuda a explicar por qué es un gas a temperatura ambiente y presión atmosférica.
Naturaleza del propano
El propano tiene la fórmula molecular C3H8: tres átomos de carbono y 8 átomos de hidrógeno. Los tres átomos de carbono forman una sola cadena con tres hidrógenos en el carbono en cada extremo y dos hidrógenos en el medio. Los átomos en cada extremo de un enlace simple pueden rotar, por lo que los átomos en cada extremo de ambos enlaces giran a temperatura ambiente. En la fase gaseosa, las moléculas vuelan de forma desorganizada.
Distribución de electrones
Nos gusta pensar en los electrones como partículas, pero en realidad se comportan de alguna forma como ondas y de otra forma como partículas. En consecuencia, nunca podremos conocer el momento y la posición de un electrón al mismo tiempo. Los electrones se distribuyen alrededor de un núcleo como una nube en constante cambio. Aunque, en promedio, los electrones se distribuirán uniformemente, en cualquier instante dado puede haber una desequilibrio, con un exceso de carga negativa en una región y una reducción de la carga negativa en otro. La molécula se convertirá brevemente en un dipolo, con una carga neta negativa en un área y una carga neta positiva en otra.
Fuerzas de dispersión de Londres
Las cargas opuestas se atraen; como cargas repelen. A medida que dos moléculas se acercan entre sí, un dipolo instantáneo en una molécula atraerá cargas opuestas en la otra molécula y creará un dipolo débil en su vecina. Los dos dipolos débiles ahora se atraen. Aunque el dipolo instantáneo del primero seguirá cambiando, el dipolo inducido en la segunda molécula seguirá su ejemplo, por lo que la atracción débil entre las dos moléculas persistirá. Este tipo de interacción intermolecular se denomina fuerza de dispersión de Londres. Generalmente, las moléculas más grandes son más fáciles de polarizar, por lo que experimentan fuerzas de Londres más fuertes que las moléculas más pequeñas.
Fuerzas de Londres en propano
Las fuerzas de Londres son la única fuerza intermolecular que experimentan las moléculas de propano. Las moléculas de propano son relativamente pequeñas, por lo que las fuerzas de London entre ellas son débiles, demasiado débiles para mantenerlas juntas en fase sólida o líquida a temperatura ambiente. Para convertir el propano en líquido, es necesario enfriarlo, lo que hace que las moléculas se muevan más lentamente; a temperaturas muy frías, incluso las débiles interacciones de Londres pueden mantener unidas las moléculas de propano. Por lo tanto, comprimir propano lo convertirá en líquido.