Appunti di Elementi di chimica - seconda parte

Legami deboli

Legami forti (molte centinaia di kJ/mol): legame ionico, legame covalente, legame metallico.

r = 10-20 kJ/mol
r = 40-40 kJ/mol

Legami deboli: legame a idrogeno, interazioni ioni-dipolo, forze di Van der Waals.

• Dipolo-dipolo - qualche kJ/mol
• Dipolo permanente/dipolo indotto
• Dipolo istantaneo/dipolo indotto (London)

Legami a idrogeno

X−H.....Y

X e Y sono atomi piccoli e molto elettronegativi O, N, F (molto meno S, P, Cl).

Molecola d’acqua: 4 legami ad idrogeno.

Molecola di ammoniaca: 1 o 2 - differenza nel punto di ebollizione.

Bolle a 100°C.

Bolle a -34°C.

Legami a idrogeno — critici per far funzionare l’enzima.

Molecola bersaglio.

Legami a idrogeno tengono insieme il DNA (rendono il labile nel tempo), ottimo per immagazzinare l’informazione genetica.

Interazioni ioni-dipolo

Si stabiliscono tra ioni e molecole piccole e con forte momento di dipolo.

Esempio: NaCl.

La carica parziale negativa si delocalizza su un volume più ampio.

Legami deboli

Legami forti (molte centinaia di kJ/mol): legame ionico, legame covalente, legame metallico.

r = 10-20 kJ/mol
r = 20-40 kJ/mol

Legami deboli: legame a idrogeno, interazioni ioni-dipolo, forze di Van der Waals.

• Dipolo-dipolo - qualche kJ/mol
• Dipolo permanente / Dipolo indotto
• Dipolo istantaneo / dipolo indotto (London)

kJ/mol

Legami a idrogeno

X-H....Y

X e Y non atomi piccoli e molto elettronegativi O, N, F (molto meno S, P, Cl).

Molecola d'acqua: 4 legami d'idrogeno.

Molecola di ammoniaca: 1 Solo 2 - differenza nel punto d'ebollizione.

Bolle a 100°C.

Bolle a -34°C.

Legame a idrogeno - critici per far funzionare l'enzima.

Legami a idrogeno tengono insieme il DNA (rendono stabile nel tempo), ottimo per immagazzinare l'informazione genetica.

Interazioni ioni-dipoli

Si stabiliscono tra ioni e molecole piccole e con forte momento di dipolo.

Esempio: NaCl.

La carica parziale negativa si delocalizza su un volume più ampio.

[Cl(H₂O)₆]^-    [Na(H₂O)₆]⁺

Demoliscono il reticolo cristallino di sali monovalenti come NaCl.

Da un lato, distribuiamo la carica di ciascuno ione su un volume molto ampio.

Dall'altro, il sistema "ioni risolti in acqua" è molto più ordinato del cristallo di NaCl iniziale.

Interazioni dipolo-dipolo

Cloruro di metilene bolle a 39°C, a temperature più alte a causa delle interazioni fra dipoli permanenti.

Metano, bolle a -161°C.

Sullo Xenon compare un piccolo momento di dipolo-indotto e il suo punto di ebol. dice.

Interazioni dipolo-dipolo indotto

Se metto CH₂Cl₂ nello il punto di ebollizione, perché si formano interazioni tra dipolo permanente e dipolo indotto.

Cloruro di metilene.

Momento di dipolo permanente.

La nuvola elettronica li circonda.

Forze attrattive tra il momento di dipolo permanente del cloruro di metilene e dipolo indotto dello Xenon → aumento della temperatura di ebollizione.

Le interazioni dipolo permanente-dipolo indotto alzano il punto di ebollizione.

Forze di London

Si forma un piccolo momento di dipolo istantaneo che distorce la nuvola elettronica degli altri; si instaurano piccole forze attrattive che permettono all'elio di essere liquefatto a temperature basse.

μ = 0 (in medio)

μ (istante per istante)

Piccole forze attrattive rendono conto della liquefazione dell'elio a -260°C.

Tanto più grossa è la nuvola elettronica, tanto più forti sono le forze di London.

Nuvole elettroniche più flessibili, si lasciano meglio distorcere.

Punti di ebollizione

He -260°C.

Xe -108,1°C.

Molto più grosso di He, forti forze di London.

CH₄ -161°C.

CH₂Cl₂ 39,6°C.

Dipolo permanente London.

H₂O.

Legami ad idrogeno.

Dipolo-dipolo.

London.

CCl₄ 76,72°C.

Cl₄ 329,2°C.

Formule chimiche

Le formule chimiche ci danno informazioni sui composti chimici. (Danno informazioni per le varie applicazioni.)

Vi sono diversi tipi di formule chimiche:

• Formule brute (quali sono gli atomi)
• Formule minime (empiriche): quali atomi e rapporti fra vari atomi.
• Esempi: CH₂ = 1 atomo di carbonio e 2 atomi di idrogeno (informazioni minime), un composto potrebbe essere C₂H₄, C₆H₆) C₂H₆O = 2 atomi di carbonio per 6 atomi di idrogeno per 1 atomo di ossigeno

Formule molecolari

(vere): quanti atomi ci sono in una molecola.

Esempio: CH₄ o C₂H₂ (in ciascuna molecola di quel composto 2 atomi di carbonio per 2 di H).

C₆H₆ (in ciascuna molecola abbiamo 6 atomi di carbonio per 6 atomi di idrogeno).

• Formule di struttura (come sono disposti nello spazio gli atomi)

Formule di Lewis

(formule elettroniche)