Sólidos moleculares

Hablemos un poco sobre los sólidos moleculares,  hagamos un breve repaso. Ya hemos hablado de los   sólidos iónicos, donde los iones forman estas  redes. Estos podrían ser los iones positivos que   están allí y luego tenemos los iones negativos,  los negativos atraen a los positivos y los   positivos a los negativos. Sólo estoy mostrando  una versión bidimensional, pero se forma una red   tridimensional. Entonces esto es un sólido iónico.  También hemos visto sólidos metálicos en los que   los metales aportan algunos electrones de valencia  al mar de electrones, esencialmente lo que tenemos   son estos cationes, o iones positivos, que están  en este mar de electrones. Y hemos hablado de sus   propiedades: que son muy buenos para conducir  electricidad, son maleables, etcétera. Ahora,   lo que vamos a hacer es hablar sobre lo que  sucede cuando tenemos no metales. Entonces,   los no metales los podemos ver aquí en  amarillo, también incluyen el hidrógeno. Ahora,   por supuesto, los gases nobles también son no  metales, pero no son reactivos, así que vamos a   hablar de los no metales reactivos: pueden formar  moléculas entre sí. Por ejemplo, un yodo puede   unirse a otro yodo con enlaces covalentes y formar  una molécula como I₂. Tenemos cosas como dióxido   de carbono, donde cada carbono puede unirse a 2  oxígenos. Cada una de estas moléculas se forman   mediante enlaces covalentes entre no metales.  Ahora, cuando hablamos de sólidos moleculares,   estamos hablando de juntar un montón de estos.  Digamos que juntamos muchas moléculas de yodo   y las fuerzas intermoleculares a una temperatura  suficientemente baja son suficientes para mantener   unidas estas moléculas como un sólido. Entonces,  ¿qué quiero decir con eso? Veamos algunos   ejemplos. Este de aquí es una imagen de yodo  sólido, y se compone de estas moléculas de yodo;   cada una de estas moléculas de yodo está formada  por un enlace covalente entre 2 átomos de yodo.   Ahora, la razón por la que esto es un sólido es  porque hay suficientes fuerzas de dispersión.   Hablamos de las fuerzas de dispersión de London,  que están formadas por dipolos temporales que   inducen dipolos en moléculas vecinas. Por ejemplo,  por casualidad, durante un instante podría haber   más electrones en este extremo de esta molécula de  yodo, lo que crearía una carga parcial negativa,   y eso significa que algunos de los electrones  en este extremo de esta molécula de yodo   vecina podrían ser rechazados por esa carga  negativa, lo que crearía una carga parcial   positiva. Entonces tenemos un dipolo temporal  que induce a un dipolo en una molécula vecina   y luego se atraerán entre sí. Esto es lo que ya  hemos llamado fuerzas de dispersión de London,   y una temperatura suficientemente baja puede  mantenerlas unidas como un sólido. Ahora,   es importante observar que hago énfasis en  temperaturas suficientemente bajas porque   estos sólidos moleculares no se mantienen unidos  por los enlaces covalentes, los enlaces covalentes   mantienen unidas a cada una de las moléculas,  pero todas las moléculas se mantienen unidas por   estas fuerzas de dispersión débiles. Suelen tener  puntos de fusión relativamente bajos. Por ejemplo,   el yodo sólido que tenemos aquí tiene un punto  de fusión de 113.7°C. Y sé lo que estás pensando:   "Esto no es tan bajo, esto es más alto que  la temperatura a la que hierve el agua. Sería   bastante incómodo para cualquiera de nosotros  experimentar 113.7°C". Pero esto es relativamente   bajo cuando se habla de sólidos. Piensa en las  temperaturas que se requieren para derretir,   digamos, la sal de mesa. Hemos hablado de eso  antes. Piensa en las temperaturas que se necesitan   para fundir el hierro, estamos hablando de cientos  de grados, y ciertos sólidos requieren miles de   grados Celsius. Esto es mucho menor, así que,  como principio general, los sólidos moleculares   tienden a tener puntos de fusión relativamente  bajos. Ahora, ¿qué tan buenos crees que serán   como conductores de electricidad? Pausa el video  y piensa en eso. Bueno, para ser conductores de   electricidad la carga necesita moverse a través  del sólido de alguna manera, y a diferencia de   los sólidos metálicos, no hay un mar de electrones  en el que puedan moverse, por lo que tienden a ser   malos conductores de electricidad. Si quieres ver  otro ejemplo de un sólido molecular, este de aquí   es dióxido de carbono sólido, a menudo conocido  como hielo seco. Lo que ves aquí es que en cada   una de estas moléculas cada carbono está unido a  2 oxígenos, tiene un doble enlace con cada uno de   esos oxígenos. Estos son enlaces covalentes que  forman cada una de estas moléculas, pero lo que   mantiene a todas las moléculas atraídas entre sí  son nuevamente las fuerzas de dispersión. Y esas   fuerzas entre las moléculas son tan débiles que  el dióxido de carbono ni siquiera se derrite,   ni siquiera pasa a estado líquido. Si lo calientas  lo suficiente como para superar estas fuerzas   intermoleculares, estas fuerzas de dispersión, se  sublima, lo que significa que pasa directamente de   un estado sólido a un estado gaseoso, y lo hace a  una temperatura muy baja, se sublima a -78.5°C. Y   si alguna vez has manipulado hielo seco, lo cual  no te recomiendo que hagas sin guantes porque   te lastimarías la piel si lo tocas. De hecho hice  eso recientemente en la fiesta de cumpleaños de mi   hijo, estábamos jugando con hielo seco. Sabes que  no hay que jugar con él porque es increíblemente   frío, y a esa temperatura pasará de sólido  directamente al estado gaseoso sin siquiera pasar   a estado líquido. Ahora, lo último que quiero  hacer es pensar en por qué diferentes sólidos   moleculares tendrán diferentes puntos de fusión.  Así que comparemos, por ejemplo, el yodo molecular   con el cloro molecular. Cada uno de estos puede  formar un sólido molecular. Analizamos el yodo   hace unos minutos. ¿Cuál de estos pensarías  que formaría sólidos moleculares con puntos de   fusión más altos? Pausa el video y piensa en eso.  Bueno, cada una de estas moléculas están formadas   por enlaces covalentes entre 2 átomos, y lo que  mantiene unido al sólido son estas fuerzas de   dispersión. En videos anteriores, cuando hablamos  por primera vez de las fuerzas de dispersión,   hablamos de dipolos temporales y dipolos inducidos  y de cómo es más probable que se formen entre   átomos y moléculas más pesados porque tienen nubes  de electrones más grandes y son más polarizables.   Entonces, si comparas el yodo molecular con  el cloro molecular, podemos ver que el yodo   está formado claramente por átomos más grandes  y, por lo tanto, es una molécula más grande que   es más polarizable; entonces es más grande, lo  que significa que es en general más polarizable,   lo que significa que, en términos generales,  tiene fuerzas de dispersión más fuertes. Ahora,   sólo como recordatorio: estas fuerzas de  dispersión ocurren entre moléculas, cada molécula   tiene un enlace covalente entre 2 yodos, y las  fuerzas de dispersión están entre las moléculas,   pero debido a que tienen fuerzas de dispersión  más fuertes esperaríamos que un sólido molecular   formado por yodo tenga un punto de fusión más alto  que un sólido molecular formado por cloro. Y de   hecho tengo los números aquí: el punto de fusión  de un sólido molecular formado por yodo -ya hemos   hablado de eso- es de 113.7°C, mientras que el  punto de fusión de un sólido molecular formado por   cloro molecular tiene un punto de fusión de -101.5  °C, que es muy frío, por lo que el yodo tiene un   punto de fusión más alto debido a las fuerzas  de dispersión más fuertes. Ahora, como dije,   esas fuerzas de dispersión todavía no son tan  fuertes, esta no es una temperatura tan alta en   comparación con los puntos de fusión de otros  tipos de sólidos que hemos visto en el pasado.