En las propiedades físicas de los hidrocarburos, se dice que los hidrocarburos ramificados tienen un punto de ebullición relativamente menor que su forma lineal. De lo que he aprendido es que se debe al aumento de la superficie de la molécula que aumenta la fuerza intermolecular. Ahora bien, esta fuerza intermolecular es la fuerza de dispersión de Londres que se produce debido a las distorsiones instantáneas en la nube de electrones. Esto significa que cuanto mayor sea la superficie de contacto, mayor será la facilidad de estas distorsiones en las nubes de electrones. Esto explica la fuerza intermolecular de las formas ramificadas y lineales de los hidrocarburos y, por tanto, la diferencia en el punto de ebullición. Pero, ¿por qué hay distorsiones en las nubes de electrones? ¿Por qué la superficie tiene que ver con estas distorsiones?
Respuesta
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Las distorsiones son un efecto cuántico
Sí, los hidrocarburos de cadena ramificada suelen tener puntos de ebullición más bajos y esto depende de su superficie. Pero las "distorsiones" en las nubes de electrones no dependen de la superficie.
La razón última por la que existen "distorsiones" (más exactamente descritas como dipolos temporales causados porque los electrones no están distribuidos uniformemente) es por los efectos cuánticos. El principio de incertidumbre dice que no podemos conocer la ubicación y el momento combinados de las cosas cuánticas más allá de un cierto límite. Cuando se trabaja con las matemáticas de esto, esto significa que las nubes de electrones siempre contienen fluctuaciones aleatorias que aparecen como dipolos temporales de corta duración. Las fluctuaciones de la nube de una molécula pueden ser percibidas por las nubes de electrones de otras moléculas (y pueden causar efectos de segundo orden que alteran sus nubes de electrones, además de interactuar con sus dipolos aleatorios). Cuando se calculan las matemáticas (bastante complicadas) de esto, se obtiene una atracción débil, de corto alcance, entre moléculas incluso no polares. Las llamamos fuerzas de dispersión de Londres (o fuerzas de Van Der Waals).
Pero las fluctuaciones electrónicas subyacentes no cambian por la forma de una molécula. Sin embargo, la total La fuerza de todas las fluctuaciones sumadas depende de la superficie de la molécula (¿cómo pueden interactuar con otras moléculas si no es en la superficie? oportunidad para que las fluctuaciones interactúen con otras moléculas.
Así que no es que las distorsiones en sí mismas dependan de la superficie, es que en una superficie más grande hay más oportunidad de que interactúen y por lo tanto la fuerza total causada por el foco es mayor.
