Le forze intermolecolari ed i liquidi Brooks/Cole - Cengage

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1 2018 Le forze intermolecolari ed i liquidi Brooks/Cole - Cengage

2 Forze Intermolecolari 2 Forze intermolecolari sono forze che si esercitano fra molecole, fra ioni, o fra molecole e ioni. Forze intramolecolari sono forze che tengono uniti gli atomi in una molecola. Energie Intermolecolari vs energie Intramolecolari 41 kj per vaporizzare 1 mole d acqua (inter) 930 kj per rompere tutti i legami O-H in 1 mole d acqua (intra) In genere, le forze intermolecolari sono più deboli di quelle intramolecolari Queste forze influenzano: Punto di ebollizione Punto di fusione ΔH vap - ΔH fus - ΔH sub 2009 Brooks/Cole - Cengage

3 Forze Ione - Dipolo 3 Forze attrattive tra uno ione e una molecola polare -δ O H water dipole H +δ L acqua è altamente polare e può interagire con gli ioni per formare ioni idrati 2009 Brooks/Cole - Cengage

4 Attrazione fra Ioni e Dipoli Permanenti 4 L interazione tra ione e dipolo dipende sia dalla carica dello ione che dalla distanza ionedipolo Brooks/Cole - Cengage

5 Forze Dipolo - Dipolo 5 Forze attrattive tra molecole polari Tali forze legano l una all altra molecole che hanno dipoli permanenti. in un solido in soluzione 2009 Brooks/Cole - Cengage

6 6 Forze Dipolo-Dipolo L influenza delle forze dipolo-dipolo si manifesta nei punti di ebollizione di molecole semplici. Composto Peso Mol. Punto Eb. N o C CO o C Br 2 (non polare) o C ICl (polare) o C

7 Legame a Idrogeno Il legame a idrogeno è una particolare interazione dipolodipolo tra un atomo di idrogeno presente nei gruppi N-H, O-H o F-H e un atomo elettronegativo O, N, o F 7 A H B o A H A A e B sono N, O, or F 7

8 Molecole d acqua e legame ad idrogeno 8 slightly positive charge slightly negative charge hydrogen bond between (+) and (-) areas of different water molecules 8

9 Legame a Idrogeno 9 HCOOH e H 2 O

10 Legame a Idrogeno: implicazioni 10 Il ghiaccio ha una struttura aperta. La sua densità è minore del liquido. Pertanto il solido galleggia sul liquido.

11 Forze di Dispersione Dipolo Dipolo Indotto Il processo di induzione di un dipolo è detto polarizzazione Polarizzabilità è la facilità con cui la distribuzione elettronica in un atomo o molecola possa essere distorta. 11 La solubilità di un gas in acqua aumenta con la sua massa Brooks/Cole - Cengage

12 FORZE DI DISPERSIONE DIPOLO DIPOLO INDOTTO 12 Come possono molecole non-polari quali O 2 ed I 2 solubilizzarsi in acqua? Il dipolo dell acqua INDUCE un dipolo nella nuvola elettronica dell O Brooks/Cole - Cengage

13 Forze di Dispersione 13 Forze attrattive associate a dipoli istantanei e dipoli Interazione ione-dipolo indotto Interazione dipolo indotto-dipolo indotto 13

14 Forze di Dispersione Dipolo indotto Dipolo Indotto 14 Sono le uniche forze intermolecolari che permettono alle molecole non polari di interagire tra loro Formazione di un dipolo fra due molecole di I 2 nonpolari.

15 Quale genere di forza intermolecolare esiste nelle seguenti molecole? 15 HBr HBr è una molecola polare: forze dipolo-dipolo. Ci sono inoltre forze di dispersione tra le molecole di HBr. CH 4 CH 4 è non polare: forze di dispersione. S SO 2 SO 2 è una molecola polare: forze dipolo-dipolo. Ci sono inoltre forze di dispersione tra le molecole di SO 2. 15

16 Proprieta dei Liquidi 16 Hanno volume proprio ma non hanno forma Alta densita Resistenza alla compressione Mobilita molecolare possibile ma non libera. Resistenza allo scorrimento Viscosita Tensione superficiale Capillarita

17 I passaggi di stato 17 brinamento condensazione solidificazione aeriforme liquido evaporazione solido fusione sublimazione

18 Liquidi 18 Per evaporare le molecole devono possedere una energia sufficiente a rompere le forze di attrazione intermolecolari. Forze di coesione Romperere le forze intermolecolari richiede energia. Il processo di evaporazione è endotermico

19 I Liquidi 19 Le due proprietà principali sono: L EVAPORAZIONE ed il suo processo opposto la CONDENSAZIONE LIQUIDO Evaporazione à + energia Per rompere i legami Intermolecolari VAPORE energia Formazione legami Intermolecolari ß Condensazione

20 La distribuzione delle energie molecolari in fase liquida 20 L energia cinetica delle molecole è proporzionale alla temperatura. Energia minima necessaria per rompere le forze intermolecolari

21 La Pressione di Vapore 21 Situazione iniziale Equilibrio a 25 C Equilibrio a 40 C 24 torr 55 torr In un recipiente chiuso, le particelle di vapore saturano lo spazio sovrastante il liquido, opponendosi all evaporazione e favorendo la condensazione. La velocità di evaporazione e di condensazione diventano uguali: equilibrio dinamico. Si chiama tensione di vapore la pressione esercitata dal vapore saturo sul proprio liquido.

22 Curve di tensione di vapore e temperatura di ebollizione 22 Tensione di vapore (mm Hg) mmhg = 1atm alcol etilico benzene acqua Temperatura ( C) variazione della tensione di vapore di alcuni liquidi in funzione della temperatura Quando la tensione di vapore raggiunge il valore di 1 atm si ha l ebollizione.

23 L ebollizione 23 L acqua bolle a 100 C perché, a tale temperatura, la tensione di vapore dell acqua diventa pari a 1 atmosfera: in questa situazione la pressione esterna non riesce più a schiacciare le bolle di vapore che si originano dentro il liquido, che così comincia a bollire Pressione atmosferica Pagina vuota P r e s s i o n e esercitata dalle molecole di vapore che urtano contro le pareti della bolla Pressione dell atmosfera verso l interno

24 Pressione di Vapore 24

25 Liquidi 25 La pressione di vapore di una data molecola ad una data T dipende dalle forze intermolecolari. ether O H 5 C 2 C 2 H 5 dipoledipole alcohol O H 5 C 2 H H-bonds water O H H H-bonds Forza crescente delle interazioni intermolecolari Fine

26 Liquidi 26 Il calore necessario (a P costante) per vaporizzare una mole di un composto liquido si chiama entalpia di vaporizzazione. LIQ + calore ---> VAP Composto ΔH vap (kj/mol) Forze IM H 2 O 40.7 (100 o C) legame a idrogeno SO (-47 o C) dipolo Xe 12.6 (-107 o C) dipolo indotto

27 Liquidi Tensione Superficiale 27 Le molecole in superficie si comportano in maniera differente rispetto a quelle poste all interno. Le molecole in superficie risentono di una forza attrattiva da parte delle molecole nella soluzione. Per Tensione Superficiale si intende l energia necessaria per rompere la superficie.

28 Tensione Superficiale 28 Molecole con grandi forze intermolecolari (H 2 O, Hg) hanno grande tensione superficiale.

29 CAPILLARITA 29 Si manifesta sulla superficie del liquido in contatto col solido che può presentarsi sollevata (nel caso dell'acqua) o infossata (nel caso del mercurio) rispetto al resto della superficie. Le forze che si manifestano sono la coesione, l'adesione e la tensione superficiale. La capillarità è un fenomeno che permette all'acqua di salire in tubicini molto sottili. Questo fenomeno è spiegato dall'esistenza di forze di attrazione tra le molecole dell'acqua e le pareti del tubicino. un tubo capillare, il numero di molecole dell'acqua a contatto con il vetro è molto piu' grande, quindi prevalgono le forze di adesione sulle forze di coesione.

30 Adesione: attrazione delle molecole di H 2 O da parte di una fase solida 30

31 Proprietà dei Liquidi 31 Viscosità indica la resistenza di un liquido al movimento. Forti forze intermolecolari Alta viscosità