Fuerzas intermoleculares y propiedades

a) $\text{NaCl}$: enlace iónico.

Metal (Na) + no metal (Cl): se forma una red cristalina iónica de $\text{Na}^+$ y $\text{Cl}^-$.

El agua es una molécula muy polar. Sus dipolos rodean a los iones de la superficie del cristal (el extremo negativo del oxígeno hacia los $\text{Na}^+$ y los hidrógenos hacia los $\text{Cl}^-$) y los arrancan de la red: es la solvatación o hidratación.$$\text{NaCl}(s) \xrightarrow{\;\text{H}_2\text{O}\;} \text{Na}^+(ac) + \text{Cl}^-(ac)$$La energía que se libera al hidratar los iones compensa casi por completo la energía reticular, y el gran aumento de desorden al dispersarse los iones por la disolución hace el resto: por eso la sal se disuelve. (La disolución resultante conduce la electricidad, porque ahora los iones sí pueden moverse.)

b) Hierro: enlace metálico.

En un metal los cationes ocupan posiciones fijas en la red y los electrones de valencia están deslocalizados, formando una "nube" que pertenece a todo el cristal.

Al aplicar una diferencia de potencial, esos electrones se desplazan libremente por la red: hay portadores de carga móviles, y por eso el hierro conduce la corriente en estado sólido (a diferencia del $\text{NaCl}$, que solo conduce fundido o disuelto).

c) $\text{CH}_4$: covalente, sustancia molecular.

Dentro de la molécula los enlaces $\text{C–H}$ son covalentes y fuertes, pero fundir metano no rompe esos enlaces: solo hay que separar unas moléculas de otras.

El $\text{CH}_4$ es tetraédrico y apolar, así que entre sus moléculas solo actúan fuerzas de dispersión de London, muy débiles (y más aún con una molécula tan pequeña y ligera). Basta muy poca energía térmica para vencerlas:$$T_{\text{fusión}}(\text{CH}_4) = -182\ ^\circ\text{C}$$d) $\text{CCl}_4$: covalente, sustancia molecular apolar.

Los enlaces $\text{C–Cl}$ son polares, pero la molécula es tetraédrica y simétrica, de modo que los cuatro momentos dipolares se anulan: $\vec\mu_{\text{total}} = \vec 0$. La molécula es apolar.

Para disolverse en agua, el $\text{CCl}_4$ tendría que romper los enlaces de hidrógeno entre moléculas de agua y sustituirlos por interacciones que no puede ofrecer (solo dispersión). Energéticamente no compensa: lo semejante disuelve a lo semejante, y el $\text{CCl}_4$ apolar no se mezcla con el agua polar. Sí es, en cambio, buen disolvente de grasas y de $\text{I}_2$.