Legami intermolecolari
Le forze Intermolecolari sono interazioni deboli di natura elettrostatica tra molecole neutre e ioni. Le energie coinvolte in questi tipi di interazioni sono di gran lunga minori rispetto a quelle coinvolte nei legami chimici intratomici (fino a 4000 kJ/mol per un legame ionico ad esempio).
A differenza dei legami intratomici, che legano tra loro atomi differenti di una stessa molecola, le forze intermolecolari si esplicano tra due o più molecole (che possono essere tra loro uguali, come avviene in una sostanza pura, o differente, come avviene in una miscela o all'interfaccia tra due differenti materiali).
Le forze intermolecolari contribuiscono a determinare alcune caratteristiche delle sostanze, come ad esempio punto di fusione o di ebollizione. Un'elevata forza fra le molecole di una soluzione fa innalzare il punto di ebollizione di quest'ultima, perché riuscire a portare le molecole in fase vapore risulta più difficile in quanto bisogna fornire un surplus di energia (presumibilmente sotto forma di calore) per rompere questi legami. Stesso discorso si può fare per il punto di fusione.
Esistono le seguenti tipologie di forze intermolecolari (in ordine di forza crescente):
- Forza di dispersione di London: interazione dipolo indotto-dipolo indotto (con energia di legame compresa fra 0,05-40 kJ/mol)
- Forza di Debye: interazione dipolo-dipolo indotto (con energia di legame compresa fra 2-10 kJ/mol)
- Interazione ione-dipolo indotto (con energia di legame compresa fra 3-15 kJ/mol)
- Forze di van der Waals: interazione dipolo-dipolo (con energia di legame compresa fra 5-25 kJ/mol)
- Legame a idrogeno (con energia di legame compresa fra 10-40 kJ/mol)
- Interazione ione-dipolo (con energia di legame compresa fra 40-600 kJ/mol)
Le forze intermolecolari e gli stati della materia
A differenza dei legami ionici,covalenti e metallici, nei legami intermolecolari si parla di legami tra atomi o molecole e le loro strutture (lewis). Ciò vuol dire che lo stato fisico della materia si basa sui legami chimici dei vari elementi o molecole. Per sapere ad esempio se una molecola si trova in natura allo stato solido,liquido o gassoso bisogna sapere come sono legati tra loro gli atomi basandoci sulla teoria del VSEPR (Valence Shell Electron Pair) che ci da informazioni:
- sulla disposizione degli atomi in una molecola dipende dal numero totale di elettroni al livello di valenza, nell'atomo.
- poiché tali coppie elettroniche di uguale segno si respingono, esse si dispongono alla maggior distanza possibile.
Con tale teoria si può affermare che in una molecola che forma due angolo di 180 gradi si ha una struttura lineare, ovvero in natura si ha la formazione di un gas,se si ha una struttura composta da tre coppie elettroniche si ha una struttura triangolare polare,quindi si ha 3 angoli di 120 gradi, in natura(a temperatura,pressione etc ambientale) si ha un liquido.
Molecole polari e apolari
La polarità della molecola dipende anche dalla geometria della molecola,cioè dalla disposizione nello spazio dei suoi legami. L'esempio più comune di molecola polare è H2O, l'esempio di molecolare apolare invece è CO2. Perché allora l'H2O è polare e il CO2 no? La risultante delle forze, dato dalla differenze di elettronegatività tra idrogeno e ossigeno fa si che la molecola non sia di tipo lineare (cioè O-C-O) ma piegato formando un angolo diverso da 180 gradi. In realtà la differenza deriva dalla differenza delle forze con cui si attraggono gli atomi(si misura in μ), quindi due o più forse diverse da 0 si ha una molecola polare altrimenti se due forse sono opposte di annullano ovvero uguale a 0.
