Le forze intermolecolari e le famiglie chimiche

Forze intermolecolari


Le forze intermolecolari sono legami di tipo elettrostatico che mantengono legate fra loro le molecole. Esse sono anche responsabili dello stato di una sostanza ad una determinata temperatura, e della sua temperatura di fusione. Esistono tre tipi di legami di questo tipo: le forze dipolo-dipolo, il loro caso particolare del legame a idrogeno, e le forze di London.

Forze dipolo-dipolo


Le forze dipolo-dipolo sono quelle che si instaurano fra molecole polari. Le molecole polari sono dette “dipoli”, e sono caratterizzate dall’avere un polo di carica negativa, ed uno di carica positiva. Sono generalmente molecole dalla struttura asimmetrica. Inutile dire dunque che tali forze non si generano fra molecole di atomi legati da legami covalenti puri. I dipoli si legano fra loro grazie alla differenza di carica delle loro due estremità.

Legame a idrogeno


Il legame a idrogeno è un caso particolare di forza dipolo-dipolo, e si instaura fra idrogeno e un elemento dagli atomi molto piccoli ed elettronegativi, come per esempio l’ossigeno. Il legame a idrogeno è una forza dipolo-dipolo particolarmente forte. L’acqua possiede, per esempio, una molecola fortemente polare, ed essendo legati in essa idrogeno e ossigeno, le molecole d’acqua sono legate grazie ad un legame a idrogeno. Proprio grazie a questa forte energia l’acqua è in grado di sciogliere anche i composti ionici, formando degli ioni dipolo (le molecole d’acqua vengono circondate dagli ioni).

Forze di London


Le forze di London sono quelle che si instaurano fra molecole apolari. La loro formazione è legata alla creazione dei dipoli temporali. Gli elettroni degli atomi delle molecole apolari, infatti, a causa del loro moto casuale, tendono ad avvicinarsi o ad allontanarsi dalla molecola, generando la formazione di un polo di carica negativa o positiva, e creando così un dipolo temporale (cioè non permanente come gli altri, ma temporaneo). Ovviamente, essendo il dipolo temporale, la differenza di carica positiva e negativa è minore, e di conseguenza la forza di natura elettrostatica è più debole. Proprio grazie ai dipoli temporali le molecole apolari possono legarsi fra loro, tramite le forze di London. Sono esempio di sostanze in cui le molecole sono legate da queste forze il ghiaccio o lo iodio.

Confronto fra legami


La polarità o meno della molecola di una sostanza ne influenza la sua solubilità. Infatti, le sostanze polari sciolgono quelle polari, e le apolari sciolgono quelle apolari. Si veda ora la “classifica” dei legami intermolecolari e fra atomi, in ordine decrescente di energia:
- Legame covalente (fra atomi)
- Legame ionico (fra atomi)
- Legame metallico (fra atomi)
- Legame a idrogeno (intermolecolare)
- Forza dipolo-dipolo (intermolecolare)
- Forza di London (intermolecolare)

Classificazione dei solidi


In base alla loro composizione, i solidi si dividono in questi quattro gruppi:
- Cristalli ionici: formati da atomi di metalli e non metalli. Possiedono forze intermolecolari piuttosto forti, e quindi alte temperature di fusione. Una loro particolarità è quella di non condurre corrente allo stato solido, ma di farlo allo stato fuso o sciolti in acqua (essi sono infatti solubili nell’acqua). La loro struttura è quella del reticolo cristallino di ioni.
- Cristalli molecolari: formati da molecole polari o apolari, e di conseguenza solubili o insolubili in acqua. Possiedono generalmente una bassa temperatura di fusione, ma soprattutto non conducono corrente, né fusi né sciolti.
- Cristalli metallici: formati da un reticolo cristallino di atomi di metalli, una loro caratteristica è la duttilità e la malleabilità. Possiedono temperature di fusione variabili, e sono insolubili in acqua, ma possono condurre calore e corrente sia allo stato solido che allo stato fuso.
- Cristalli covalenti: possiedono forze intermolecolari fortissime, e quindi temperature di fusione molto alte. Sono disposti secondo una rete di legami covalenti fra atomi (a ciò si deve la grande energia che tiene i loro atomi uniti). Non sono solubili in acqua, e nemmeno buoni conduttori di corrente.

Famiglie chimiche


Tutti i composti binari, ad eccezione di ossidi e idracidi, si denominano con la forma: radice del secondo elemento-uro di nome del secondo elemento.
Ossidi
Gli ossidi sono composti binari, formati da ossigeno + metallo / non metallo.
Se l’ossigeno è legato a un metallo, si ottengono ossidi ionici. La loro denominazione è ossido di nome del metallo. Gli ossidi ionici formano ovviamente cristalli ionici. Gli ossidi ionici sono basici: ciò ci significa che non formano un acido a contatto con l’acqua (PH>7).
Se l’ossigeno è legato a un non metallo, si ottengono ossidi covalenti (o anidridi). La loro denominazione è prefisso di-/tri- ecc...-ossido di prefisso di-/tri- ecc...-nome del non metallo. Una seconda denominazione in uso è quella delle anidridi: anidride ipo-/per (se il numero di ossidazione, vale a dire il numero di elettroni condivisi, è il minore di quattro o il maggiore di quattro) -radice del metallo-osa/-ica (se il numero di ossidazione è il minore di due o il maggiore di due). Gli ossidi covalenti sono acidi: ciò significa che formano un acido a contatto con l’acqua (PH<7).
Le reazioni chimiche per formare gli ossidi sono metallo/non metallo + O2 => ossido ionico/covalente.

Idrossidi


Gli idrossidi sono composti ternari, formati da metallo + ione formato da ossigeno e idrogeno (con una carica negativa). Gli idrossidi formano composti ionici. La loro denominazione è idrossido di nome del metallo Le reazioni chimiche per formare gli idrossidi sono metallo + H2O => idrossido; oppure ossido ionico + H2O => idrossido.

Ossiacidi


Gli ossiacidi sono composti ternari, formati da idrogeno + non metallo + ossigeno. Gli ossiacidi formano composti molecolari, e la loro denominazione è acido ipo-/per-radice del non metallo-oso/-ico. La reazione chimica per formare gli ossiacidi è ossido covalente + H2O => ossiacido.

Idracidi


Gli idracidi sono composti binari, formati da idrogeno + non metallo. La loro denominazione è acido radice del non metallo-idrico. La reazione chimica per formare gli idracidi è non metallo + H2.

Sali


I sali sono composti binari, formati da metallo + non metallo; oppure composti ternari, formati da metallo + ione poliatomico di carica negativa. Essi formano composti ionici. Nel primo caso, la loro denominazione rientra in quella di tutti i composti binari. Nel secondo caso, la loro denominazione dipende dallo ione poliatomico negativo. Esso infatti, composto da un non metallo legato ad ossigeno, proviene da un ossiacido che, perdendo l’idrogeno, è confluito in uno ione. Se l’ossiacido aveva suffisso –oso, la denominazione del sale sarà radice del non metallo-ito di nome del metallo. Altrimenti, se l’ossiacido aveva suffisso –ico, la denominazione del sale sarà radice del non metallo-ato di nome del metallo. Se sono presenti anche i prefissi ipo-/per-, essi rimangono inalterati. Le reazioni chimiche che portano alla formazione di sali sono acido + metallo => sale + H2; e acido + idrossido => sale + H2O.

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