FRZE INTERMLECLARI o LEGAMI DEBLI 1 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) 2 1
Legame a idrogeno 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,, 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 δ- A B a ponte δ- A e B stessa molecola LEGAME A IDRGEN INTRAMLECLARE A e B molecole diverse LEGAME A IDRGEN INTERMLECLARE 3 Legame a idrogeno nell acqua: 2 δ- - 2δ - nel ghiaccio: 4 2
Legame a idrogeno in altri composti R- F R R R F F F Legame idrogeno intramolecolare R-C R C C R Legame idrogeno intermolecolare 5 Temperatura di ebollizione degli idruri degli elementi dei gruppi 14, 15, 16 e 17 Legame a idrogeno causa un aumento delle temperature di ebollizione e di fusione 6 3
7 Legami dipolari Interazioni INE-DIPL Interazioni di Van der Waals Interazioni ione-dipolo L attrazione elettrostatica si stabilisce fra la carica propria dello ione e il dipolo delle molecole circostanti. Es: idratazione dei cationi in acqua. Soluzioni di composti ionici (NaCl) in solventi polari ( 2 ) NaCl +n 2 Na( 2 ) + x + Cl( 2 ) - y 2δ- Na + 8 4
9 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 Cl Si verificano tra molecole polari, ovvero quelle che possiedono un momento dipolare, ed hanno origine dall interazione tra dipoli permanenti. 10 5
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 2, N 2, 2, C 4, e, Ne,... Dipolo istantaneo Dipolo indotto 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/d 2 all aumentare della distanza che li separa. Le interazioni dipolo-dipolo sono efficaci solo per distanze di separazione molto piccole (variano come 1/d 4 ); le forze di London sono estremamente deboli 11 ed operano a distanze ancora minori (1/d 7 ). Le forze di London 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. 12 6
L intensità delle forze di London dipendono dalla facilità con cui la nuvola elettronica di un atomo o di una molecola può venire distorta (polarizzata) dal dipolo istantaneo di un atomo o molecola adiacente. Più alta è la polarizzabilità dell atomo o della molecola, più le forze di dispersione sono elevate. In genere atomi e molecole grandi sono più facilmente polarizzabili di atomi e molecole di piccole dimensioni (E London PM). E London F 2 < Cl 2 < Br 2 < I 2 Fluoro e cloro sono gas, il bromo è liquido e lo iodio è solido 13 7