Capitolo 13
Le forze intermolecolari e gli stati condensati della materia
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Le attrazioni tra le molecole
Le forze intermolecolari sono forze di natura elettrostatica che mantengono le molecole vicine tra loro. Fra le molecole c’è spazio vuoto.
Si possono classificare in tre diverse categorie
in ragione del tipo di forza che interviene tra esse:
Valitutti et al., Chimica: concetti e modelli 2ed © Zanichelli editore 2018
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Molecole polari e non polari
La polarità di una molecola dipende sia dalla presenza
di legami covalenti polari sia dalla sua geometria.
Una molecola che presenta legami covalenti puri, qualunque sia la geometria molecolare, è una molecola non polare.
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Molecole polari e non polari
Ogni legame covalente polare origina un dipolo elettrico, che è caratterizzato dal suo momento dipolare, μ, una grandezza vettoriale che ha intensità tanto
maggiore quanto più grandi sono q e d.
L'unità di misura è il debye (D).
Una molecola è polare se la somma dei momenti dipolari
di tutti i suoi legami è diversa da zero.
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Molecole polari e non polari
I solventi non polari sciolgono composti non polari,
i solventi polari solubilizzano molecole polari.
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Le forze dipolo-dipolo e di London
L’esistenza della materia condensata (solidi e liquidi) di natura molecolare dipende dall’intensità delle forze elettriche di coesione che uniscono le molecole.
I legami elettrostatici tra dipoli permanenti sono chiamati forze dipolo-dipolo.
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Le forze dipolo-dipolo e di London
Le forze di London sono dovute all’attrazione tra i dipoli temporanei di molecole vicine.
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Le forze dipolo-dipolo e di London
I legami elettrostatici tra dipoli permanenti o temporanei sono chiamati forze di Van der Waals.
La loro intensità decresce
molto rapidamente con la
distanza tra le molecole;
aumenta, invece,
al crescere
delle dimensioni
e della massa delle molecole.
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Il legame a idrogeno
Il legame a idrogeno è una forza attrattiva che si stabilisce tra molecole che contengono un atomo di idrogeno, legato covalentemente a un atomo piccolo, molto elettronegativo
e con una coppia elettronica libera (N, O, F).
Il legame a idrogeno è la più intensa forza attrattiva intermolecolare, ma è circa dieci volte più debole
di un legame covalente.
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Il legame a idrogeno
Il legame a idrogeno è in grado di influenzare nettamente
le proprietà fisiche delle sostanze in cui è presente.
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Legami a confronto
Il termine forza di legame è collegato all’energia necessaria per allontanare l’una dall’altra le particelle legate; è quindi la scala energetica che stabilisce quale sia il più forte e il meno forte dei legami chimici.
L’unità di misura per un singolo legame, è l’elettronvolt,
1 eV = 1,60 ∙ 10−19 J. Di solito si considera una mole di legami, cioè 6,02 ∙ 1023
legami, perciò l’energia
è dell’ordine dei kJ.
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Legami a confronto
Forze interatomiche e intermolecolari a confronto.
L’ordine di grandezza delle interazioni intermolecolari determina la miscibilità e la solubilità delle sostanze.
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