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Fuerza Keesom

1921
  • Willem Hendrik Keesom
Experimento de laboratorio que demuestra la fuerza de Keesom con líquidos polares y modelos moleculares.

(Imagen generada únicamente con fines ilustrativos)

Una interacción electrostática entre moléculas que poseen electricidad permanente dipolo momentos, como el agua o el cloruro de hidrógeno. La fuerza surge de la tendencia de estos dipolos a alinearse cabeza con cola, lo que resulta en una atracción neta. Esta interacción depende de la temperatura, ya que el movimiento térmico interrumpe la alineación. La energía potencial promedio de orientación varía como [latex]V propto -frac{1}{r^6 k_B T}[/latex].

La fuerza de Keesom, o interacción dipolo-dipolo permanente, es uno de los tres componentes de las fuerzas de Van der Waals y describe específicamente la interacción entre dos moléculas polares. Una molécula polar presenta una separación permanente de carga positiva y negativa, lo que crea un momento dipolar eléctrico permanente. Cuando dos moléculas de este tipo se aproximan, sus dipolos interactúan electrostáticamente. La configuración de menor energía es una alineación atractiva, de cabeza a cola. Sin embargo, las moléculas de un fluido se encuentran en constante movimiento térmico (rotación y traslación), lo que tiende a aleatorizar sus orientaciones.

La contribución de Willem Keesom consistió en realizar un promedio de mecánica estadística sobre todas las orientaciones posibles, ponderadas por su factor de Boltzmann. El resultado mostró que, en promedio, las orientaciones atractivas son ligeramente más probables que las repulsivas, lo que da lugar a una fuerza atractiva neta. La intensidad de esta interacción depende exclusivamente de la temperatura; a medida que aumenta la temperatura, la energía térmica interrumpe la alineación con mayor eficacia y la fuerza de Keesom se debilita. Esto se refleja en el término [latex]1/T[/latex] de la ecuación de energía potencial. Esta fuerza es crucial para comprender el comportamiento de muchas sustancias comunes, en particular el agua, cuyas propiedades están dominadas por fuertes interacciones dipolo-dipolo conocidas como enlaces de hidrógeno.

UNESCO Nomenclature: 2202
- Física atómica y molecular

Tipo

Derecho físico

Ruptura

Sustancial

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • Electrodinámica clásica (Ley de Coulomb)
  • El concepto del momento dipolar eléctrico de Peter Debye
  • Estadísticas de Boltzmann para describir la distribución térmica de los estados

Aplicaciones

  • modelar las propiedades físicas de líquidos polares como el agua (por ejemplo, alto punto de ebullición)
  • Comprender la base del enlace de hidrógeno, un tipo fuerte de interacción dipolo-dipolo.
  • Predicción de la solubilidad basada en el principio de "lo semejante disuelve a lo semejante"
  • Diseño y función de los cristales líquidos, que se basan en la alineación molecular

Patentes:

NA

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Relacionado con: fuerza de Keesom, dipolo-dipolo, dipolo permanente, moléculas polares, fuerza intermolecular, interacción electrostática, enlace de hidrógeno, dependencia de la temperatura, energía potencial, van der Waals.

Contexto histórico

Fuerza Keesom

1918
1920
1920
1921
1922
1924
1925
1918
1919-05-29
1920
1920
1921
1924
1924
1925

(Si la fecha es desconocida o no es relevante, por ejemplo "mecánica de fluidos", se proporciona una estimación redondeada de su aparición notable)

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