Forze di Coesione: Definizione e Esempi
Le forze di coesione sono le interazioni intermolecolari che si verificano tra le molecole della stessa sostanza, responsabili della resistenza alla separazione dei liquidi. Ad esempio, le goccioline di pioggia si formano a causa delle forze di coesione tra le molecole d’acqua.
Indice Articolo
Il Legame a Idrogeno e le Forze di Coesione
L’acqua, grazie alla differenza di elettronegatività tra ossigeno e idrogeno, forma forti legami a idrogeno, che sono le forze intramolecolari più potenti, permettendo a ogni molecola d’acqua di creare quattro legami a idrogeno con altre molecole. Questa caratteristica spiega perché l’acqua non bagni le superfici cerate ma si diffonda sul vetro.
Il Menisco e le Forze di Coesione
Il menisco, la curva che si forma sulla superficie di un liquido in un contenitore con una sezione piccola, è determinato dalla relazione tra forze di coesione e adesione. Quando le forze di coesione sono maggiori di quelle di adesione, si ha un menisco convesso, mentre se le forze di adesione predominano si osserva un menisco concavo.
Capillarità e Forze di Coesione
La capillarità è il fenomeno che vede l’acqua salire all’interno di materiali porosi attraverso forze di adesione, coesione e tensione superficiale. Questo movimento avviene quando le forze adesive sono più forti delle forze coesive, permettendo agli liquidi di salire attraverso tubi sottili.
Attraverso queste interazioni intermolecolari, le forze di coesione giocano un ruolo fondamentale nei fenomeni fisici che osserviamo quotidianamente.
L’utilizzo della capillarità nella cromatografia su strato sottile
La capillarità è un fenomeno sfruttato in diversi ambiti scientifici, tra cui la cromatografia su strato sottile. Questa tecnica è utilizzata per separare i composti di una miscela in base alla loro affinità. La fase stazionaria è costituita da uno strato sottile di materiale adsorbente, come gel di silice o ossido di alluminio, su cui viene posta una goccia del campione da analizzare. Questa lastra viene posizionata verticalmente in una camera chiusa contenente un solvente organico sulla base che agisce da fase mobile. Grazie alla capillarità, il solvente risale lungo la superficie della lastra, consentendo ai componenti del campione di migrare a distanze variabili in base alle loro affinità con le fasi stazionaria e mobile.
L’influenza delle forze di coesione sulla tensione superficiale
Le forze di coesione hanno un impatto significativo sulla tensione superficiale di un liquido, che rappresenta le forze interne che devono essere superate per espandere la sua superficie. Le molecole presenti all’interfaccia liquido-aria generano forze di coesione, che possono derivare dai legami a idrogeno e dalle forze di van der Waals. Ad esempio, l’acqua presenta una tensione superficiale elevata a causa dei suoi forti legami a idrogeno. Questa tensione superficiale fa sì che l’acqua tenda a formare goccioline sferiche e sia in grado di sostenere piccoli oggetti sulla sua superficie, come un pezzo di carta o un ago.
Sulle molecole presenti in superficie agiscono solo le interazioni con quelle sottostanti, generando una risultante delle forze diretta verso l’interno del liquido. Questo porta alla riduzione dell’area superficiale e spinge le molecole superficiali a compattarsi il più possibile. Questo fenomeno è evidente nel comportamento dell’acqua, che grazie alla sua tensione superficiale riesce a mantenere la forma delle goccioline e a supportare piccoli oggetti.
Le forze di coesione e la tensione superficiale sono concetti fondamentali nella comprensione di vari fenomeni fisici e chimici legati alle proprietà dei liquidi.
