Concetti Chiave
- I solidi molecolari sono formati da molecole discrete con forze di interazione deboli di van der Waals, senza elettroni delocalizzati.
- Essi presentano punti di fusione ed ebollizione bassi, elevata volatilità e bassa conducibilità elettrica e termica.
- La stabilità dei solidi molecolari aumenta con la polarità delle molecole, rendendo i legami a idrogeno particolarmente significativi.
- Il ghiaccio si distingue per una struttura a nido d’ape che si forma a temperature inferiori a 4°C, influenzata dai legami a idrogeno.
- La maggiore distanza intermolecolare nel ghiaccio rispetto all'acqua liquida causa una minore densità del ghiaccio stesso.
Caratteristiche dei solidi molecolari
- Solidi molecolari. Le unità costitutive sono molecole discrete (ovvero che possono essere separate le une dalle altre). Le forze di interazione sono forze di van der Waals, che sono interazioni deboli e non hanno carattere direzionale. Non sono presenti elettroni delocalizzati. Le proprietà dei solidi molecolari sono:
o Punti di fusione ed ebollizione bassi (proprio a causa delle debli interazioni tra le molecole);
o Elevata volatilità;
o Conducibilità elettrica e termica molto basse o nulle (in quanto non sono presenti elettroni delocalizzati);
La stabilità del cristallo aumenta in generale al crescere della polarità della molecola. Di particolare rilevanza è la presenza di legami a idrogeno. Esempi di specie elementari che danno solidi molecolari sono: S8, P4, I2, Se8.
Quali sono le proprietà del ghiaccio e i legami a idrogeno?
Un solido molecolare molto particolare è il ghiaccio. Infatti nella condensazione la maggior parte dei liquidi diminuisce il volume e aumenta la densita. L’acqua invece (ma anche Ga, Bi e Sb) aumentano il volume e diminuiscono la densità.
Quando la temperatura scende sotto i 4°C le molecole di acqua si ordinano originando una struttura a nido d’ape. Questa struttura aperta viene mantenuta allo stato solido. I responsabili di questa distribuzione ordinata sono i legami a idrogeno, che impongono ad ogni molecola un intorno tetraedrico.
Le distanze intermolecolari allo stato solido sono maggiori che allo stato liquido, da questo ne deriva una minore densità del ghiaccio (sono presenti meno molecole per unità di volume).
Domande da interrogazione
- Quali sono le caratteristiche principali dei solidi molecolari?
- Perché il ghiaccio ha una densità inferiore rispetto all'acqua liquida?
- Qual è il ruolo dei legami a idrogeno nella struttura del ghiaccio?
I solidi molecolari sono composti da molecole discrete e presentano forze di interazione deboli, come le forze di van der Waals. Hanno punti di fusione ed ebollizione bassi, elevata volatilità e conducibilità elettrica e termica molto basse o nulle.
Il ghiaccio ha una densità inferiore all'acqua liquida perché, a temperature sotto i 4°C, le molecole d'acqua si ordinano in una struttura a nido d'ape, aumentando il volume e riducendo la densità, a causa delle distanze intermolecolari maggiori rispetto allo stato liquido.
I legami a idrogeno sono fondamentali per mantenere la struttura ordinata del ghiaccio, imponendo a ogni molecola un intorno tetraedrico e contribuendo così alla formazione della caratteristica struttura a nido d'ape.
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