Le interazioni intermolecolari sono fondamentali nel determinare le proprietà fisiche delle sostanze e si verificano tra le molecole senza coinvolgere legami chimici. A differenza delle forze intramolecolari, le forze intermolecolari sono di natura elettrostatica e diventano meno intense all’aumentare della distanza tra le molecole, risultando più significative nei solidi e nei liquidi rispetto ai gas.
Ruolo delle forze intermolecolari nelle proprietà fisiche
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Le forze intermolecolari possono essere attrattive o repulsive e influenzano significativamente la temperatura di fusione e di ebollizione di una sostanza. Alcuni testi si riferiscono alle forze intermolecolari come “forze di Van der Waals”, che includono sia le forze attrattive che le forze repulsive, distinte in forze di Keesom, forze di Debye e forze di London.
Principali tipi di forze intermolecolari
Le forze intermolecolari includono diversi tipi di interazioni, tra cui:
Ione-dipolo
Le interazioni ione-dipolo sono particolarmente intense e si verificano quando un ione positivo o negativo interagisce con una molecola polare. Questo fenomeno è importante nelle soluzioni, come nel caso dell’idratazione degli ioni in soluzione acquosa. Dipolo-dipolo
Le interazioni dipolo-dipolo riguardano molecole polari in cui il baricentro delle cariche positive non coincide con quello delle cariche negative. Queste interazioni si manifestano con forze attrattive tra le molecole con parziali cariche opposte e forze repulsive tra molecole con parziali cariche identiche. Legame a idrogeno
Il legame a idrogeno è una forma specifica di interazione dipolo-dipolo che coinvolge l’idrogeno legato a un atomo molto elettronegativo come ossigeno, azoto o fluoro. Queste interazioni sono fondamentali nella stabilizzazione della struttura di molecole come l’acqua. In conclusione, la comprensione delle forze intermolecolari è cruciale per spiegare molte proprietà fisiche delle sostanze chimiche e dei composti, influenzando i processi di transizione di fase e le interazioni tra le molecole.
Interazioni tra molecole polarizzate e non polarizzate
Le interazioni dipolo-dipolo indotte sono fenomeni che si verificano quando una molecola polare si avvicina a una molecola non polare, causando uno spostamento nella distribuzione di carica. Ad esempio, quando una molecola di ossigeno si avvicina a una molecola di acqua orientata verso di essa con l’atomo di ossigeno, si genera uno spostamento del baricentro della carica negativa, inducendo la polarizzazione della molecola di ossigeno e facilitando l’interazione con la molecola di acqua.
Interazione dipolo indotto-dipolo indotto
Le forze di dispersione, conosciute anche come interazioni dipolo indotto-dipolo indotto o forze di London, sono le forze intermolecolari meno intense. Queste forze hanno origine da fluttuazioni momentanee nella distribuzione di carica in composti chimici non polari, che possono indurre momenti di dipolo in molecole adiacenti, risultando cruciali nei composti apolari.
Legame a idrogeno
Il legame a idrogeno rappresenta il legame intermolecolare più potente e si manifesta quando un atomo di idrogeno è legato a un elemento molto elettronegativo e di dimensioni ridotte come fluoro, ossigeno e azoto. L’alta differenza di elettronegatività tra idrogeno e l’altro elemento causa una polarizzazione nel legame, posizionando il baricentro delle cariche positive e negative in modo non coincidente. Questo porta l’atomo di idrogeno a sviluppare una carica parziale positiva δ+ e l’altro elemento una carica parziale negativa δ−.
Quando molecole polari con legame a idrogeno si avvicinano, l’atomo di idrogeno tenderà ad essere attratto dall’elemento più elettronegativo dell’altra molecola, creando così un legame a ponte di idrogeno.
