En el caso del nitrógeno y el fósforo, la diferencia en sus estados físicos a temperatura ambiente puede atribuirse a las diferentes intensidades de sus fuerzas intermoleculares.
Nitrógeno:
El nitrógeno existe como gas a temperatura ambiente debido a sus débiles fuerzas intermoleculares. Las moléculas de nitrógeno están compuestas por dos átomos de nitrógeno unidos covalentemente. Estas moléculas son apolares, lo que significa que no tienen un desequilibrio de carga eléctrica significativo. Como resultado, las fuerzas intermoleculares entre las moléculas de nitrógeno son fuerzas débiles de van der Waals, que incluyen las fuerzas de dispersión de London. Estas fuerzas son relativamente débiles y se superan fácilmente a temperatura ambiente, lo que permite que las moléculas de nitrógeno se muevan libremente entre sí y permanezcan en estado gaseoso.
Fósforo:
El fósforo, por otro lado, existe como sólido a temperatura ambiente debido a sus fuerzas intermoleculares más fuertes. Los átomos de fósforo pueden formar enlaces covalentes entre sí para crear varios alótropos, incluido el fósforo blanco y el fósforo rojo. Estos alótropos tienen diferentes estructuras y propiedades, pero todos exhiben fuerzas intermoleculares más fuertes en comparación con el nitrógeno.
En el caso del fósforo blanco, las moléculas están formadas por cuatro átomos de fósforo dispuestos en forma tetraédrica. La estructura tetraédrica crea polaridad en la molécula, lo que resulta en interacciones dipolo-dipolo. Las fuerzas dipolo-dipolo son más fuertes que las fuerzas de van der Waals y requieren más energía para superarlas. Además, el fósforo blanco también presenta cierto grado de enlaces de hidrógeno, lo que fortalece aún más las fuerzas intermoleculares dentro del sólido.
El fósforo rojo, otro alótropo del fósforo, tiene una estructura polimérica con anillos fruncidos de átomos de fósforo. Los enlaces covalentes dentro de estos anillos crean una estructura rígida y estable, lo que genera fuerzas intermoleculares aún más fuertes. El aumento de estas fuerzas requiere una temperatura más alta para superarlas, razón por la cual el fósforo rojo permanece sólido a temperatura ambiente.
En resumen, la diferencia de fuerzas intermoleculares entre el nitrógeno y el fósforo da como resultado sus diferentes estados físicos a temperatura ambiente. Las débiles fuerzas de van der Waals del nitrógeno le permiten permanecer en estado gaseoso, mientras que las interacciones dipolo-dipolo más fuertes del fósforo y los enlaces de hidrógeno en el fósforo blanco y la estructura polimérica del fósforo rojo hacen que exista como un sólido.
