Interazioni (forze) intermolecolari

INTERAZIONI (FORZE) INTERMOLECOLARI

• Forze attrattive tra particelle
• Agiscono in tutti gli stati di aggregazione
• Influenzano la temperatura di fusione e di vaporizzazione
• Sono responsabili della creazione di solidi molecolari e atomici (es. molecole di H₂O)
• Sono più deboli delle forze intramolecolari (per vaporizzazione di 1 mole di H₂O ci vogliono 41 KJ; per rompere tutti i legami O-H in 1 mole di H₂O ci vogliono 930 KJ)

FORZE DIPOLO-DIPOLO (o forze di orientazione)

• I dipoli si possono orientare per disporre il loro polo positivo vicino a quello negativo di una molecola adiacente.
• La forza dipolo-dipolo dipende fortemente dalla temperatura (es. allo stato gassoso il caos termico → le forze di interazione non hanno molto modo di agire) → l’energia cinetica è maggiore quanto è maggiore la temperatura
• Abbassando la temperatura il gas liquefa
• Se abbasso ulteriormente la temperatura passo allo stato solido → i dipoli sono perfettamente orientati
• Le differenze stanno nella distanza tra le particelle (nello stato solido e liquido è molto minore che nello stato gassoso)

FORZE DIPOLO-DIPOLO INDOTTO

Ci sono se ho una specie polare e una apolare (es miscela gassosa con CO₂ e SO₂)

Viene indotta la polarità nella molecola apolare

FORZE DI DISPERSIONE DI LONDON

Fanno sì che sostanze apolari condensino e solidifichino.

• Fluttuazioni istantanee della distribuzione elettronica di un atomo o di una molecola → si hanno dipoli istantanei (es. CO₂)
• L’influenza di un dipolo istantaneo si riflette su quello vicino

FORZE IONE-DIPOLO

INTERAZIONI (FORZE) INTERMOLECOLARI

• Forze attrattive tra particelle
• Agiscono in tutti gli stati di aggregazione
• Influenzano la temperatura di fusione e di vaporizzazione
• Sono responsabili della creazione di solidi molecolari e atomici (es. molecole di H₂O)
• Sono più deboli delle forze intramolecolari (per vaporizzazione di 1 mole di H₂O ci vogliono 41 KJ; per rompere tutti i legami O-H in 1 mole di H₂O ci vogliono 930 KJ)

FORZE DIPOLO-DIPOLO (o forze di orientazione)

• I dipoli si possono orientare per disporre il loro polo positivo vicino a quello negativo di una molecola adiacente.
• La forza dipolo-dipolo dipende fortemente dalla temperatura (es. allo stato gassoso il caos termico → le forze di interazione non hanno molto modo di agire) → l'energia cinetica è maggiore quanto è maggiore la temperatura
• Abbassando la temperatura il gas liquefa
• Se abbasso ulteriormente la temperatura passo allo stato solido → i dipoli sono perfettamente orientati
• Le differenze stanno nella distanza tra le particelle (nello stato solido e liquido è molto minore che nello stato gassoso)

FORZE DIPOLO-DIPOLO INDOTTO

Ci sono se ho una specie polare e una apolare (es miscela gassosa con CO₂ e SO₂)

Viene indotta la polarità nella molecola apolare

FORZE DI DISPERSIONE DI LONDON

Fanno sì che sostanze apolari condensino e solidifichino.

• Fluttuazioni istantanee della distribuzione elettronica di un atomo o di una molecola → si hanno dipoli istantanei (es. CO₂)
• L'influenza di un dipolo istantaneo si riflette su quello vicino

FORZE IONE-DIPOLO

• Si instaurano tra uno ione e una sostanza polare (es. sale e acqua)

Ioni idrati (non esistono ioni isolati in H₂O)

• Gli ioni positivi e negativi vengono attratti dalle molecole di H₂O circostanti tramite le forze ione-dipolo
• L’NaCl si scioglie perché viene “rotto” da una forza molto importante

FORZE IONE-DIPOLO INDOTTO

• Esempio emoglobina: in una di queste macromolecole ci sono 4 gruppi eme. Al centro di queste molecole c’è un catione Fe2+. L’interazione tra questo e la molecola apolare dell’O2 è una interazione ione-dipolo indotto
• Il CO dà un legame ione-dipolo → si attacca più facilmente di O2 (forza maggiore) → intossicazione da CO molto pericolosa
• In tutte le forze di attrazione in cui si ha un’induzione di polarità dipendono dalla polarizzabilità: facilità con cui viene distorta la distribuzione elettronica in un atomo e in una molecola
  • Aumenta con: maggiore numero di elettroni e nuvola elettronica più diffusa
  • Normalmente le forze di dispersione aumentano con la massa molare
  • Il punto di fusione aumenta con l’aumento della massa molare di un composto e delle forze
  • Temperatura di ebollizione sale all’aumentare della massa del gas nobile
  • Negli alogeni la temperatura di ebollizione aumenta all’aumento della massa molare del composto

SO₂ vs SO₃ (apolare)

↓ ↓

Dipolo-dipolo London

GAS SOLIDO

(T e P ambiente) (T e P ambiente) → le forze di London sono deboli ma

possono avere

una certa importanza

Anche la forma delle molecole è importante per la polarizzabilità

Esempio:

C₂H₁₂ ha isomeri (forma delle molecole e può offrire una forma con più punti di contatto → le forze di London possono agire in modo maggiore) → la temperatura di ebollizione aumenta

• Forze a corto raggio: l’espressione dalla loro energia potenziale di attrazione implica che le forze attrattive agiscano solo a piccolissime distanze

LEGAME IDROGENO

• In realtà è una forza intermolecolare (non un legame)
• Energia tra 10 e 40 KJ/mol
• È una particolare interazione dipolo-dipolo tra un atomo di idrogeno coinvolto in un legame polare
• Ci può essere con N, O e F
• L’idrogeno deve essere legato ad un atomo piccolo ed elettronegativo
• C’è un contributo elettrostatico dovuto ai dipoli e un contributo parzialmente covalente dativo (per i doppietti elettronici degli atomi N, O, F)
• L’atomo di idrogeno si trova tra 2 atomi più grandi → non è più accessibile
• È un legame direzionale: l’idrogeno si dispone nella congiungente tra 2 atomi elettronegativi
• Più atomi sono allineati più il legame è forte

HF allo stato gassoso si organizza in macromolecole

• In quello allo stato liquido si presentano catene di lunghezza variabile → c’è comunque interazione tra polo positivo e doppietto di HF
• Ogni molecola di HF reagisce al massimo con 2 molecole di HF

• Acidi carbossilici: composti organici con gruppo COOH (catena alchilica) → es. acido acetico (CH3COOH)
• 2 molecole di acido formico possono interagire con due idrogeni → si forma un dimero di acido formico

Il legame idrogeno si può instaurare in gruppi funzionali sulla stessa molecola (intramolecolare)

• HCl → dipolo-dipolo → non legame idrogeno perché c’è il Cl (ci può essere solo con N, O e F)
• HF → legame idrogeno
• NH3 → legame idrogeno