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FORZE INTERMOLECOLARI o
LEGAMI DEBOLI
Le forze intermolecolari sono forze attrattive tra entità discrete come atomi o molecole, dette anche legami o interazioni deboli (E<100 kJ/mol).
Le forze intermolecolari si distinguono in:
Legame a idrogeno
Legami dipolari
Interazione ione-dipolo;
Interazioni di Van der Waals
Dipolo permanente-dipolo permanente;
Dipolo permanente-dipolo indotto;
Dipolo istantaneo-dipolo indotto (forze di
dispersione o di London)
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Legame a idrogeno
A e B → stessa molecola → LEGAME A IDROGENO INTRAMOLECOLARE A e B → molecole diverse → LEGAME A IDROGENO INTERMOLECOLARE
δ- δ+
A—H
δ-
····B
a ponte
È un’interazione elettrostatica che si verifica nelle molecole che possiedono un atomo di idrogeno legato ad un atomo A molto elettronegativo e piccolo (F, O, N, Cl). L’atomo di idrogeno si trova ad avere un’alta densità di carica positiva e può attrarre l’estremità negativa di un’altra molecola
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nell’acqua:
δ+
δ+
2δ-
δ+
δ+
2
δ-
-
Legame a idrogeno
nel ghiaccio:
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Legame a idrogeno in altri composti
O R
H O
R
H O
R
H
F H F
H F
H
O H
R—C
O H
O
C—R O
R-OH HF
R-COOH
Legame idrogeno intermolecolare
Legame idrogeno intramolecolare
Legame a idrogeno causa un aumento delle temperature di
ebollizione e di fusione
Temperatura di ebollizione degli idruri degli elementi dei
gruppi 14, 15, 16 e 17
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Interazioni ione-dipolo
O
H H
Na
+O
H H
O
H
O
H HH
O
H H
H
O
H H
O δ+
2δ-
Soluzioni di composti ionici (NaCl) in solventi polari (H
2O) NaCl +n H
2O → Na(H
2O)
x++ Cl(H
2O)
y-L’attrazione elettrostatica si stabilisce fra la carica propria dello ione e il dipolo delle molecole circostanti. Es: idratazione dei cationi in acqua.
Legami dipolari Interazioni IONE-DIPOLO
Interazioni di Van der Waals
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Le interazioni di Van der Waals sono forze di attrazione a corto raggio di natura elettrostatica, che si instaurano tra molecole in fase gas, liquida o solida:
• interazioni dipolo permanente - dipolo permanente
• interazioni dipolo permanente - dipolo indotto
• interazioni dipolo istantaneo - dipolo indotto (forze di dispersione o di London)
Molecole polari
Molecole apolari Interazioni dipolo permanente - dipolo permanente
+ –
+ – + –
Si verificano tra molecole polari,
ovvero quelle che possiedono un
momento dipolare, ed hanno origine
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Interazioni dipolo permanente - dipolo indotto
Si verificano tra molecole
polari e molecole apolari.Interazioni dipolo istantaneo - dipolo indotto (forze di London) Spostamenti temporanei di carica
Dipolo istantaneo ↓ Dipolo indotto ↓ H
2, N
2, O
2, CH
4, He, Ne, ...
Forza di interazione elettrostatica tra le 2 particelle varia al variare della distanza che le separa.
La forza di attrazione elettrostatica che si esercita tra due ioni di carica opposta diminuisce di un fattore 1/d2 all’aumentare della distanza che li separa.
Le interazioni dipolo-dipolo sono efficaci solo per distanze di separazione molto piccole (variano come 1/d4); le forze di London sono estremamente deboli ed operano a distanze ancora minori (1/d7).
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Se si considera la media nel tempo, la nuvola elettronica di un atomo è perfettamente simmetrica, ma in un dato istante può addensarsi maggiormente da un lato ed in un istante immediatamente successivo può spostarsi all’altra estremità. Ciò determina la comparsa di un momento di dipolo elettrico istantaneo variabile nel tempo e mediamente nullo.
Ciascun dipolo istantaneo genera un campo elettrico che polarizza le particelle circostanti, creando dei “dipoli indotti” variabili continuamente. Tra il dipolo
“induttore” e il dipolo“indotto” nascono così forze di attrazione.
Le forze di London
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