Interazioni deboli nella materia

INTERAZIONI DEBOLI NELLA MATERIA

lunedì 19 ottobre 2020 09:00

I legami secondari:

• Sono sempre interazioni elettrostatiche
• Sono interazioni intermolecolari, che spiegano quindi il comportamento di sostanze molecolari e macromolecolari
• Sono interazioni di tipo fisico reversibili (si formano e si rompono con poca spesa energetica e non modificano la natura intima della materia)
• Spiegano il comportamento e le caratteristiche di molte sostanze

LEGAME A IDROGENO

E' il più forte legame intermolecolare conosciuto.

REGOLE PER INDIVIDUARE UN LEGAME A IDROGENO:

• La molecola contiene idrogeno (condizione necessaria ma non sufficiente)
• L'idrogeno deve essere legato, con legame covalente semplice, con atomi molto elettronegativi e di piccole dimensioni: ossigeno, fluoro, azoto (il cloro non dà legami ad idrogeno)
• I legami a idrogeno sono direzionali, cioè si formano solo quando le molecole sono allineate e ad una certa distanza (se si avvicinano troppo le nuvole elettroniche si respingono)

LE PROPRIETA' DELL'ACQUA

Le proprietà dell'acqua hanno consentito lo sviluppo sulla terra:

• ELEVATO CALORE DI EVAPORAZIONE: gli animali possono rinfrescarsi sudando per evaporazione, affrontando le alte temperature

• ELEVATO CALORE SPECIFICO: determina la resistenza ai cambiamenti climatici e contribuisce a mantenere costante la temperatura interna degli organismi

• DENSITA' SUPERIORE A QUELLA DEL GHIACCIO: al di sotto dello strato di ghiaccio che si forma l'acqua rimane liquida, preservando gli animali marini.

• LE MOLECOLE D'ACQUA SONO POLARI: non interagiscono con le molecole apolari, e ciò è fondamentale per la formazione delle membrane biologiche.

Altre proprietà:

• Il ghiaccio ha una densità minore dell'acqua liquida perché i legami a idrogeno sono più stabili e mantengono le molecole ad una certa distanza
• Nell'acqua liquida i legami a idrogeno si rompono e riformano continuamente (nel ghiaccio c'è minor energia cinetica quindi ciò non avviene)
• Nel ghiaccio ogni molecola d'acqua è circondata da altre quattro molecole disposte a tetraedro

INTERAZIONI DEBOLI NELLA MATERIA

lunedì 19 ottobre 2020 09:00

I legami secondari:

• Sono sempre interazioni elettrostatiche
• Sono interazioni intermolecolari, che spiegano quindi il comportamento di sostanze molecolari e macromolecolari
• Sono interazioni di tipo fisico reversibili (si formano e si rompono con poca spesa energetica e non modificano la natura intima della materia)
• Spiegano il comportamento e le caratteristiche di molte sostanze

LEGAME A IDROGENO

E' il più forte legame intermolecolare conosciuto.

REGOLE PER INDIVIDUARE UN LEGAME A IDROGENO:

• La molecola contiene idrogeno (condizione necessaria ma non sufficiente)
• L'idrogeno deve essere legato, con legame covalente semplice, con atomi molto elettronegativi e di piccole dimensioni: ossigeno, fluoro, azoto (il cloro non dà legami ad idrogeno)
• I legami a idrogeno sono direzionali, cioè si formano solo quando le molecole sono allineate e ad una certa distanza (se si avvicinano troppo le nuvole elettroniche si respingono)

LE PROPRIETA' DELL'ACQUA

Le proprietà dell'acqua hanno consentito lo sviluppo sulla terra:

• ELEVATO CALORE DI EVAPORAZIONE: gli animali possono rinfrescarsi sudando per evaporazione, affrontando le alte temperature
• ELEVATO CALORE SPECIFICO: determina la resistenza ai cambiamenti climatici e contribuisce a mantenere costante la temperatura interna degli organismi
• DENSITA' SUPERIORE A QUELLA DEL GHIACCIO: al di sotto dello strato di ghiaccio che si forma l'acqua rimane liquida, preservando gli animali marini.
• LE MOLECOLE D'ACQUA SONO POLARI: non interagiscono con le molecole apolari, e ciò è fondamentale per la formazione delle membrane biologiche.

Altre proprietà:

• Il ghiaccio ha una densità minore dell'acqua liquida perché i legami a idrogeno sono più stabili e mantengono le molecole ad una certa distanza
• Nell'acqua liquida i legami a idrogeno si rompono e riformano continuamente (nel ghiaccio c'è meno energia cinetica quindi ciò non avviene)
• Nel ghiaccio ogni molecola d'acqua è circondata da altre quattro molecole disposte a tetraedro

- Si forma una struttura a gabbia molto estesa che fa sì che l'acqua sia una sostanza che si espande durante il congelamento

- L'acqua si organizza in maniera molto ordinata, quindi genera strutture cristalline molto compatte

- ELEVATA TENSIONE SUPERFICIALE: proprietà per cui le gocce d'acqua sono rotonde. le molecole d'acqua si attraggono. Le molecole d'acqua si attraggono: quelle che si trovano sulla superficie sono quindi attratte da forze di coesione verso il basso. La superficie si comporta come una membrana elastica tesa: per aumentare la superficie dobbiamo vincere queste forze elastiche che sono tangenziali alla superficie e perpendicolari al contorno. Per fare ciò serve il sapone, che è un tensioattivo (= rompe la tensione). Esso si miscela all'acqua in maniera non omogenea: le molecole del tensioattivo si sostituiscono gradatamente a quelle di solvente. Questa proprietà ha conseguenze anche biologiche: in un adulto gli alveoli si espandono e chiudono molte volte al giorno, ed essendo rivestiti di acqua devono continuamente vincere la tensione superficiale. Per ovviare a questo esiste un complesso tensioattivo fosfolipoproteico che, intercalandosi tra le molecole di acqua, permette agli alveoli di non fare un grande sforzo e permette loro di non collassare e di riempirsi di aria. L'insufficienza di tensioattivo nei polmoni è causa di morte di molti neonati prematuri: infatti questa molecola viene sintetizzata solo dalla 36esima settimana di gestazione.

INTERAZIONI DI VAN DER WAALS

Si dividono in:

• INTERAZIONI DIPOLO-DIPOLO

  Il legame ad idrogeno è un particolare tipo di legame dipolo-dipolo.

  Queste interazioni avvengono tra molecole fortemente polari, quindi quando i due atomi hanno una grande differenza di elettronegatività. L'estremità negativa di una molecola tende ad orientare verso di sé e ad attrarre l'estremità di segno opposto delle molecole circostanti; lo stesso vale per l'estremità positiva