Le forze intermolecolari e i liquidi Brooks/Cole - Cengage

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1 Le forze intermolecolari e i liquidi Brooks/Cole - Cengage

2 2 Forze Intermolecolari Forze attrattive che si esercitano fra molecole, fra ioni, o fra molecole e ioni. queste forze sono responsabili della formazione delle fasi liquide e solide in relazione alla temperatura e influenzano: punto di liquefazione ed ebollizione solubilità dei gas, liquidi e solidi energie dei passaggi di stato

3 Attrazione fra Ioni e Dipoli Permanenti (1) 3 -δ O water dipole H H +δ L acqua è altamente polare e può interagire con gli ioni per formare ioni idrati.

4 Attrazione fra Ioni e Dipoli Permanenti (2) 4 L interazione tra ione e dipolo dipende dalla carica dello ione, dal momento di dipolo della molecola polare, e dalla distanza ione-dipolo. Entalpia di idratazione 2009 Brooks/Cole - Cengage

5 Forze Dipolo-Dipolo (1) Tali forze legano l una all altra molecole che hanno dipoli permanenti. Aumentano con l aumentare del momento dipolare e diminuiscono con l aumentare della distanza tra le molecole 5 Influenzano l evaporazione di un liquido, la condensazione di un gas, e la solubilità di un soluto

6 Legame a Idrogeno 6 Una forma particolare di attrazione dipolo-dipolo Il legame ad idrogeno è più forte quando X ed Y sono N, O, o F

7 Legame a Idrogeno H 2 O 7 Il legame ad idrogeno è particolarmente perchè Il legame O H è molto polare Vi sono 2 coppie solitarie sull atomo di O

8 Legame a Idrogeno: implicazioni 8 Il ghiaccio ha una struttura aperta. La sua densità è minore del liquido. Pertanto il solido galleggia sul liquido.

9 FORZE INTERMOLECOLARI CHE COINVOLGONO MOLECOLE NON POLARI 9 FORZE DIPOLO / DIPOLO INDOTTO (1) 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 2.

10 FORZE DIPOLO / DIPOLO INDOTTO (2) 10 Il processo di induzione di un dipolo è detto polarizzazione Il grado di distorsione della nube elettronica di un atomo o molecola è la sua polarizzabilità. La solubilità di un gas in acqua aumenta con la sua massa Brooks/Cole - Cengage

11 INTERAZIONI DIPOLO INDOTTO / DIPOLO INDOTTO (forze di dispersione di London) Sono le uniche forze intermolecolari che permettono alle molecole non polari di interagire tra loro 11 Formazione di un dipolo fra due molecole di I 2 nonpolari.

12 Proprietà dei Liquidi 12 - I liquidi hanno volume proprio ed assumono la forma del contenitore - I liquidi sono quasi incomprimibili - Le molecole sono in moto continuo - Vi sono apprezzabili forze intermolecolari - Le molecole sono vicine l una all altra

13 I passaggi di stato 13 brinamento condensazione solidificazione aeriforme liquido evaporazione solido fusione sublimazione

14 L evaporazione 14 L evaporazione è un fenomeno che riguarda solo la superficie del liquido, le particelle con energia cinetica sufficiente possono vincere le forze di attrazione che le legano alle altre particelle e diventare vapore. Forze di coesione Le particelle in superficie devono vincere forze di attrazione di minore entità rispetto a quelle presenti all interno del liquido L evaporazione è favorita dall aumento della superficie del liquido, dalla ventilazione, dall incremento della temperatura.

15 Liquidi 15 Number of molecules 0 lower T higher T Molecular energy Energia minimum minima energy necessaria needed per to break IM forces and evaporate rompere le forze intermolecolari La distribuzione delle energie molecolari in fase liquida L energia cinetica delle molecole è proporzionale alla temperatura.

16 Tensione di Vapore 16 Si chiama tensione di vapore la pressione esercitata dal vapore saturo sul proprio liquido. La velocità di evaporazione è uguale alla velocità di condensazione In un recipiente chiuso, le particelle di vapore saturano lo spazio sovrastante il liquido, opponendosi all evaporazione e favorendo la condensazione.

17 Misura della tensione di vapore 17 Il liquido nel pallone evapora esercitando una pressione nel manometro

18 Curve di Tensione di Vapore 18 Quando la tensione di vapore raggiunge il valore di 1 atm si ha l ebollizione.

19 Liquidi 19 La pressione di vapore di un composto ad una data temperatura 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

20 Liquidi 20 Il calore necessario (a P costante) per vaporizzare una mole di un composto liquido si chiama entalpia di vaporizzazione. Liquido + calore ---> Vapore 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

21 Capillarità 21 La risultante delle forze di interazione molecolare su una molecola è denominata forza di coesione (se si sviluppa fra molecole identiche) o forza di adesione (se si sviluppa fra molecole diverse). forze di coesione tengono insieme le sostanze forze di adesione fanno attrarre sostanze diverse (acqua su vetro) Effetti della capillarità sull acqua e mercurio

22 22 menisco concavo H 2 O in glass tube Forze di adesione tra l acqua e il vetro Forze di coesione tra le molecole d acqua 2009 Brooks/Cole - Cengage

23 Capillarità 23 La risalita dell acqua sulla lastrina di carta dipende dalla formazione di legami ad H tra H 2 O ed i gruppi OH della cellulosa nella carta.

24 Liquidi Tensione Superficiale 24 Le molecole in superficie si comportano in maniera differente rispetto a quelle poste all interno. Le molecole poste in superficie subiscono una forza attrattiva verso l interno del liquido. Chiamiamo Tensione Superficiale l energia necessaria per rompere la superficie

25 Tensione superficiale 25