Le Forze Interatomiche: Analisi Matematica
Le forze intermolecolari giocano un ruolo determinante nello stato fisico delle sostanze e delle loro miscele. Queste interazioni, che possono essere sia attrattive che repulsive, influenzano lo stato di aggregazione delle molecole. Le interazioni più forti avvengono tra ioni, come nel caso dei composti ionici.
I composti ionici si presentano solitamente come solidi a temperatura ambiente, caratterizzati da un reticolo cristallino. Rompere tali legami richiede un’alta energia, spiegando il loro elevato punto di fusione. Tuttavia, per alcuni composti organici le dimensioni possono essere talmente grandi da consentire loro di esistere come liquidi ionici.
Le forze delle interazioni dipolo-dipolo tra molecole polari dipendono dall’orientamento delle stesse. Queste interazioni sono favoriti a basse temperature, mentre diventano più deboli a temperature più elevate.
Si può dimostrare che l’energia potenziale elettrostatica media tra due molecole polari con momenti dipolari separati da una certa distanza e a una data temperatura, può essere calcolata tramite la seguente formula:
V = – 2 μ₁² μ₂²/ 3( 4 πεo)² kBTr^6
Le interazioni dipolo-dipolo indotto, invece, riguardano l’induzione di un dipolo in una molecola non polare da parte di una molecola polare. La forza di queste interazioni dipende dal momento dipolare della molecola polare e dalla polarizzabilità della molecola non polare.
Le forze intermolecolari possono anche manifestarsi sotto forma di dipolo indotto-dipolo indotto, noto anche come forze di dispersione di London. Queste interazioni deboli e di natura attrattiva dipendono dalla polarizzabilità delle molecole e dalla loro distanza.
Le molecole di dimensioni maggiori tendono ad essere più polarizzabili, il che si riflette nelle forze di interazione dipolo indotto-dipolo indotto, che aumentano con la polarizzabilità e quindi con il peso molecolare. Ad esempio, le temperature di fusione e di ebollizione degli alcani aumentano con il peso molecolare e la polarizzabilità. Questo si traduce nel fatto che molecole come il fluoro e il cloro sono gassosi, mentre il bromo è liquido e lo iodio è solido.
In conclusione, le forze interatomiche hanno un impatto significativo sul comportamento delle sostanze nel loro stato fisico, influenzando le proprietà di attrazione e repulsione tra le molecole.
