es la fuerza de atracción que mantiene unidas a las moléculas de una misma sustancia
Santiago
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Fuerzas de cohesión
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Fuerzas de cohesión
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Gota de agua en el equilibrio de la cohesión y la gravitación
Las fuerzas de cohesión son las fuerzas que atraen y mantienen unidas las moléculas. Es la acción o la propiedad de las moléculas de como se pegan entre sí, siendo fuerzas de carácter atractivo. Esta es una propiedad intrínseca de una sustancia que es causada por la forma a la estructura de sus moléculas que hace que la distribución de los electrones. en órbita irregular cuando las moléculas se acercan la una a la otra, creando atracción eléctrica que pueden mantener una estructura macroscópica tal como una gota de agua. En otras palabras, la cohesión permite a la tensión superficial, la creación de un estado condensado.
El mercurio posee más cohesión que adhesión al vidrio.
El agua, por ejemplo, es fuertemente cohesiva ya que cada molécula puede hacer cuatro enlaces de hidrógeno con otras moléculas de agua en una configuración tetraédrica. Esto resulta en una fuerza de Coulomb relativamente fuerte entre las moléculas. En términos simples, la polaridad de las moléculas de agua permite que sean atraídas la una hacia la otra. Esta polarización de las cargas dentro de la molécula permite que se alineen con las moléculas adyacentes mediante un fuerte enlace de hidrógeno intermolecular, haciendo que el líquido posea una fuerza de cohesión importante. Los gases como el metano, sin embargo, tienen una cohesión débil debido a que las interacciones intermoleculares únicamente se deben a fuerzas de Van der Waals que operan por polaridad inducida en moléculas no polares, no polaridad intrínseca de la propia molécula.
La cohesión, junto con la adhesión (atracción entre distintas moléculas), ayudan a explicar fenómenos tales como el menisco, la tensión superficial y la capilaridad.
El mercurio en un matraz de vidrio es un buen ejemplo de los efectos de la relación entre las fuerzas cohesivas y adhesivas. Debido a su alta cohesión y baja adhesión al vidrio, el mercurio no se extiende para cubrir la superficie del matraz. Además, exhibe un menisco fuertemente convexo, mientras que el menisco de agua es cóncavo. El mercurio no moja el vidrio, a diferencia del agua y muchos otros líquidos,1 y si el cristal se inclina, lo hará rodar en el interior.
Referencias[editar]
↑ by Carleton Wolsey Washburne
Bibliografía[editar]
Ira N. Levine; "Fisicoquímica" Volumen 1; Quinta edición; 2004; Mc Graw Hillm
Enlaces externos[editar]
"Adhesion and Cohesion of Water." USGS.gov. US Geological Survey, n.d. Web.
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Categorías: Física molecularFuerzas intermoleculares
Cohesión y adhesión del agua (artículo)
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La cohesión del agua
¿Alguna vez has llenado un vaso de agua hasta arriba y le has añadido lentamente unas cuantas gotas más? Antes de que se desborde, el agua forma una especie de domo por encima del borde del vaso. Esta especie de cúpula se forma gracias a las propiedades cohesivas de las moléculas de agua, esto es, su tendencia a pegarse unas con otras. La cohesión se refiere a la atracción que tienen las moléculas por otras de su mismo tipo, y las moléculas de agua tienen fuerzas cohesivas fuertes gracias a su habilidad para formar puentes de hidrógeno entre ellas.
Las fuerzas cohesivas son las responsables de la tensión superficial, un fenómeno que resulta en la tendencia de la superficie de un líquido a resistirse a la ruptura cuando se le somete a tensión o estrés. Las moléculas de agua en la superficie (en la interfase entre el agua y el aire) formarán puentes de hidrógeno con sus vecinas, al igual que las moléculas que se encuentran a mayor profundidad en el líquido. Sin embargo, como están expuestas al aire por uno de sus lados, tendrán menos moléculas de agua con las cuales unirse y los enlaces formados entre ellas serán más fuertes. La tensión superficial hace que el agua forme pequeñas gotas esféricas y le permite soportar pequeños objetos, como un pedazo de papel o una aguja, si se colocan con cuidado en su superficie.
Ilustración de la tensión superficial en una gota de agua suspendida en una telaraña. Las moléculas de agua en el centro de la gota tienen más vecinas con las cuales interactuar que las que se encuentran en la superficie. Esto hace que las moléculas de la superficie formen interacciones más fuertes con sus vecinas.
Crédito de imagen: "Propiedades de los líquidos: Figura 2", de OpenStax College (CC BY 4.0).
La adherencia del agua
El agua tiende a pegarse a sí misma, pero bajo ciertas circunstancias, se adhiere a otros tipos de moléculas. La adhesión es la atracción de moléculas de un tipo por moléculas de otro tipo, y para el agua puede ser bastante fuerte, especialmente cuando las otras moléculas tienen cargas positivas o negativas.
Por ejemplo, la adhesión permite que el agua "suba" a través de delgados tubos de vidrio (llamados capilares) colocados en un vaso de agua. Este movimiento ascendente en contra de la gravedad, conocido como capilaridad, depende de la atracción entre las moléculas de agua y las paredes de vidrio del tubo (adhesión), así como de las interacciones entre las moléculas de agua (cohesión).
Las moléculas de agua son atraídas con mayor fuerza al vidrio que a las otras moléculas de agua (porque las moléculas de vidrio tienen mayor polaridad que las del agua). Puedes ver esto en la imagen a continuación: el agua tiene su punto más alto donde hace contacto con los bordes del tubo y el más bajo en el centro. La superficie curva formada por un líquido en un cilindro o tubo se llama menisco.
Ilustración de agua que asciende por un pequeño tubo por medio de capilaridad. El tubo delgado se inserta en una taza con agua y el agua trepa por el tubo, alcanzando una altura mayor a la del nivel de la taza. El agua también se extiende más alto cerca de los lados del tubo y se hunde en el centro. Esto se debe a que las moléculas de agua son atraídas con más fuerza a los lados del tubo que a otras moléculas de agua. La superficie curva del agua en el tubo capilar se conoce como menisco.
Imagen modificada de "Agua: Figura 5", de OpenStax College, Biología (CC BY 3.0). Modificación de la obra original de Pearson-Scott Foresman, donada a la Wikimedia Foundation.
¿Por qué son importantes para la vida las fuerzas de cohesión y adhesión? Porque son parte de muchos procesos biológicos basados en agua, como el movimiento del agua hacia la copa de los árboles y el drenaje de las lágrimas de los lagrimales de tus ojos
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. Un ejemplo sencillo de la cohesión en acción es el patinador de agua (abajo), un insecto que depende de la tensión superficial para permanecer a flote sobre la superficie.
Imagen de un insecto patinador de agua en la superficie del agua. Esto es posible gracias a la tensión superficial del agua.
Crédito de imagen: "Agua: Figura 6, de OpenStax College, Biología (CC BY 3.0). Imagen de Tim Vickers.
Créditos y referencias
10.1: Las fuerzas intermoleculares
Las propiedades físicas de la materia condensada (líquidos y sólidos) se pueden explicar en términos de la teoría cinética molecular. En un líquido, …
10.1: Las fuerzas intermoleculares
Última actualización
30 oct 2020
10.0: Preludio a los líquidos y los sólidos
10.2: Propiedades de los líquidos
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habilidades para desarrollar
Describir los tipos de las fuerzas intermoleculares posibles entre átomos o moléculas en fases condensadas (fuerzas de dispersión, atracciones dipolo-dipolo y enlaces de hidrógeno)
Identificar los tipos de fuerzas intermoleculares experimentadas por moléculas específicas en función de sus estructuras.
Explicar la relación entre las fuerzas intermoleculares presentes dentro de una sustancia y las temperaturas asociadas con los cambios en su estado físico.
Como fue en el caso de las sustancias gaseosas, la teoría cinética molecular se puede usar para explicar el comportamiento de los sólidos y los líquidos. En la siguiente descripción, el término partícula se usará para referirse a un átomo, molécula o ion. Tenga en cuenta que usaremos la frase popular "atracción intermolecular" para referirnos a las fuerzas de atracción entre las partículas de una sustancia, independientemente de si estas partículas son moléculas, átomos o iones.
Considere estos dos aspectos de los entornos de nivel molecular en materia sólida, líquida y gaseosa:
A veces las partículas en un sólido están compactas y dispuestas en un patrón regular; en un líquido, están muy juntos sin disposición regular; en un gas, están muy separados sin un arreglo regular.
Las partículas en un sólido vibran sobre posiciones fijas y generalmente no se mueven en relación entre sí; en un líquido, se mueven entre sí pero permanecen en contacto esencialmente constante; en un gas, se mueven independientemente uno del otro, excepto cuando chocan.
Las diferencias en las propiedades de un sólido, líquido o gas reflejan las fuerzas de atracción entre los átomos, las moléculas o los iones que forman cada fase. La fase en la que existe una sustancia depende de la extensión relativa de sus fuerzas intermoleculares (IMF) y de las energías cinéticas (KE) de sus moléculas. Los FMI son las diversas fuerzas de atracción que pueden existir entre los átomos y las moléculas de una sustancia debido a los fenómenos electrostáticos, como se detallará en este módulo. Estas fuerzas sirven para mantener las partículas juntas, mientras que el KE de las partículas proporciona la energía necesaria para superar las fuerzas de atracción y, por lo tanto, aumentar la distancia entre las partículas. La Figura
10.1.1 10.1.1
ilustra cómo se pueden inducir cambios en el estado físico al cambiar la temperatura, por lo tanto, el KE promedio de una sustancia dada.
Figura 10.1.1 10.1.1
: Las transiciones entre los estados sólido, líquido y gaseoso de una sustancia ocurren cuando las condiciones de temperatura o presión favorecen los cambios asociados en las fuerzas intermoleculares. (Nota: el espacio entre las partículas en la fase gaseosa es mucho mayor de lo que se muestra).
Como ejemplo de los procesos representados en esta figura, considere una muestra de agua. Cuando el agua gaseosa se enfría lo suficiente, las atracciones entre las moléculas de H2O serán capaces de mantener las moléculas juntas cuando entren en contacto entre sí; el gas se condensa, formando H2O líquido. Por ejemplo, se forma el agua líquida en el exterior de un vaso frío a medida que el vapor de agua en el aire es enfriado por el vaso frío, como se ve en la Figura
10.1.2 10.1.2 .
Figura 10.1.2 10.1.2
: La condensación se forma cuando el vapor del agua en el aire se enfría lo suficiente como para formar agua líquida, como (a) en el exterior de un vaso de bebida fría o (b) en forma de niebla. (crédito a: modificación del trabajo de Jenny Downing; crédito b: modificación del trabajo de Cory Zanker)
También podemos licuar muchos gases por comprimiéndolos, si la temperatura no es demasiado alta. La presión más alta hace que las moléculas de un gas se acercan, de modo que las atracciones entre las moléculas se vuelven fuertes en relación con su KE. En consecuencia, forman líquidos. El butano, C4H10, es el combustible usado en encendedores desechables y es un gas a temperatura y presión estándar. Dentro del compartimiento de combustible del encendedor, el butano se comprime a una presión que resulta en su condensación al estado líquido, como se muestra en la Figura
10.1.3 10.1.3 .
Figura 10.1.3 10.1.3
: El butano gaseoso se comprime dentro del compartimiento de almacenamiento de un encendedor desechable, lo que resulta en su condensación al estado líquido. (crédito: modificación del trabajo de "Sam-Cat" / Flickr)
Finalmente, si la temperatura de un líquido se vuelve suficientemente baja, o la presión sobre el líquido se vuelve lo suficientemente alta, las moléculas del líquido ya no tienen suficiente KE para superar el FMI entre ellas, y se forma un sólido. En un módulo posterior de este capítulo se proporciona una discusión más exhaustiva de estos y otros cambios de estado o transiciones de fase.
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