Cohesión (química): atracción entre moléculas similares

Causas y fuerzas comunes

Los mecanismos subyacentes que producen cohesión incluyen varios tipos de interacción intermolecular. Entre los contribuyentes más comunes se encuentran:

• Puente de hidrógeno: atracciones direccionales y relativamente fuertes que ocurren entre moléculas que contienen H enlazado a átomos electronegativos (por ejemplo, el agua).
• Interacciones dipolo-dipolo: atracciones entre moléculas polares orientadas de modo que los extremos opuestos se atraen.
• Fuerzas de dispersión (London): atracciones débiles y transitorias presentes en todas las moléculas, significativas en sustancias no polares.

Estas interacciones pueden explorarse con más detalle en los estudios sobre fuerzas intermoleculares: Resumen de las fuerzas intermoleculares.

Manifestaciones y ejemplos

La cohesión da lugar a efectos observables en materiales de uso cotidiano. La tensión superficial, una consecuencia directa de las fuerzas cohesivas en la interfaz de un líquido, permite que pequeños objetos floten o que los insectos caminen sobre el agua. Los líquidos tienden a minimizar el área superficial y forman gotas esféricas cuando la cohesión domina sobre la adhesión a una superficie. Por ejemplo, el mercurio se agrupa en gotas casi esféricas sobre muchas superficies porque sus fuerzas cohesivas son fuertes en relación con las fuerzas adhesivas con esas superficies.

Medición y factores que la influyen

Entre las magnitudes que reflejan la cohesión se encuentran la tensión superficial y la densidad de energía cohesiva. Ambas dependen de la temperatura, la presión y la composición química: por lo general, el calentamiento reduce la atracción cohesiva, mientras que las sustancias disueltas o los contaminantes pueden aumentar o disminuir los valores medibles. Las técnicas experimentales para caracterizar la cohesión incluyen la tensiometría y los enfoques calorimétricos que estudian las energías de enlace intermoleculares.

Importancia, ejemplos y diferencias

La cohesión es fundamental en muchos procesos naturales y de ingeniería. En la fisiología vegetal, las fuerzas cohesivas entre las moléculas de agua ayudan a transmitir la tensión a través del xilema durante la transpiración. En recubrimientos, los adhesivos y el comportamiento de humectación están controlados por el equilibrio entre cohesión y adhesión, siendo esta última la atracción entre materiales distintos. Entender la diferencia entre cohesión (atracción entre iguales) y adhesión (atracción entre distintos) es clave para predecir si un líquido se extenderá o formará gotas sobre una superficie. Hay más lecturas y discusiones aplicadas en: Efectos superficiales e interfaciales.

Datos destacados

Aunque la cohesión suele discutirse en relación con los líquidos, conceptos similares también se aplican a los sólidos y a los polímeros, donde el enlace intermolecular o interatómico determina la cohesión mecánica. Por ello, el término se utiliza en química, ciencia de los materiales y biología para describir las atracciones internas que mantienen intacta una sustancia.