Utente:Polachk/Sandbox
I legami intermolecolari sono interazioni di natura elettrostatica che si generano non fra singoli atomi, ma fra molecole neutre e ioni.[1] Queste interazioni possono essere causate sia da molecole il cui momento dipolare risultante è non nullo, sia da molecole che subiscono una polarizzazione, ma sono in generale caratterizzate da un' energia più debole rispetto ai legami intramolecolari.[2][3] Divengono spesso fondamentali nel determinare le proprietà fisiche e chimiche di alcune sostanze o in campi come il docking di un farmaco.[4][3]
Descrizione
Le forze intermolecolari possono essere attrattive o repulsive e si esplicano tra due o più molecole, che possono essere uguali, nel caso in cui la sostanza sia pura, oppure diverse fra loro, nel caso di una miscela o se prese nella zona di separazione fra due materiali differenti.[3]
Questo tipo di forze nasce fra molecole in cui il baricentro delle cariche negative non coincide con il baricentro delle cariche positive. Ciò è dovuto al fatto che alcune molecole presentano un momento dipolare risultante non nullo, e si comportano dunque come dei deboli dipoli elettrici.[5]
Le forze intermolecolari contribuiscono a determinare alcune caratteristiche fisiche delle sostanze. All'interno di un gas, ad esempio, le molecole sono libere di muoversi le une rispetto alle altre, visto che le forze attrattive sono molto deboli. Ciò permette dunque al gas di espandersi fino ad occupare sempre l'intero volume a sua disposizione.[6] Al contrario, allo stato liquido (e ancora di più allo stato solido) queste interazioni sono più forti e causano dunque una maggior compattezza della sostanza, insieme ad una minore mobilità delle molecole.[1]
determinando quindi in quale stato fisico si presenteranno a temperatura ambiente. Un'elevata forza fra le molecole di una soluzione (ad esempio un legame ad idrogeno, come nel caso dell'acqua) fa innalzare il punto di ebollizione di quest'ultima, perché riuscire a portare le molecole in fase vapore risulta più costoso in termini energetici (presumibilmente fornendo energia sotto forma di calore) per rompere questi legami. Stesso discorso si può fare per il punto di fusione.[7]
Forza di dispersione di London
Le forze di London, che prendono il nome dal fisico Fritz London, sono il tipo di interazione intermolecolare più debole e si manifestano a causa dello spostamento temporaneo delle cariche che formano la nuvola elettronica di una molecola. Questo fa si che le forze di London si generino anche fra molecole apolari o tra gas nobili, dato che negli atomi (o molecole) in cui la distribuzione di carica è mediamente simmetrica, essa non la è istantaneamente.[4] Conseguentemente si origina una molecola dotata istantaneamente di una debole carica elettrica, ossia un dipolo istantaneo, il quale fa nascere un campo elettrico che influenza e polarizza tramite induzione gli atomi circostanti, detti dipoli indotti. L'effetto a catena che si crea genera legami momentanei fra gli atomi, che presi tutti insieme si possono sovrapporre in modo significativo alle altre eventuali forze intermolecolari o interioniche.[8]
L'effetto attrattivo che nasce fra i vari dipoli è quantificato dall'energia E espressa nell'equazione di London:
in funzione della polarizzabilità α, dell' energia di ionizzazione Ei e della distanza r.[4] Si può notare come questa energia sia non trascurabile solo per distanze estremamente piccole, ecco perchè queste interazioni vengono anche chiamate forze a corto raggio.
Le forze di London sono le uniche forze agenti fra molecole di gas nobili, e permettono loro di esistere anche allo stato liquido, inoltre sono in grado di influenzare proprietà come la temperatura di ebollizione o la densità di alcune sostanze, ad esempio gli idrocarburi. [3][9]
Inoltre, vengono dette anche forze di dispersione in quanto il fenomeno alla base della loro natura genera anche la dispersione della luce da parte delle molecole.[10]
Forza di Debye
- Forza di Debye: interazione dipolo-dipolo indotto (con energia di legame compresa fra 2-10 kJ/mol)
Interazione ione-dipolo indotto
- Interazione ione-dipolo indotto (con energia di legame compresa fra 3-15 kJ/mol)
Forze di van der Waals
Le forze di Van der Waals, sono un insieme di interazioni intermolecolari che comprende le Forze di London e le interazioni dipolo-dipolo. Le forze di Van der Waals sono interazioni che riguardano sia Molecole polari, sia molecole apolari , appartenenti allo Stato liquido e allo Stato solido della materia, e fanno sì che le molecole appartenenti a questi due stati di aggregazione siano più compatti e meno mobili.
Legame a Idrogeno
- Legame a idrogeno (con energia di legame compresa fra 10-40 kJ/mol)
Legame ad alogeno
- Legame ad alogeno (con energia di legame compresa fra 5-180 kJ/mol)
Interazione ione-dipolo
- Interazione ione-dipolo (con energia di legame compresa fra 40-600 kJ/mol)
Note
- ^ a b Legami intermolecolari e Forze di Van der Waals, su chimica-online.it. URL consultato il 25/04/19 alle 12:30.
- ^ Elementi di chimica – Roberto Spinicci - Firenze University Press, pp. 225-226, ISBN 978-88-6453-064-2.
- ^ a b c d Legami intermolecolari, su chimicando.altervista.org. URL consultato il 24/04/19 alle 19:15.
- ^ a b c Malucelli, Giulio., Elementi di chimica per l'ingegneria, Libreria editrice universitaria Levrotto & Bella, 2002, p. 145, ISBN 8882180859, OCLC 955519247. URL consultato il 21 aprile 2019.
- ^ Spinacci, Roberto. Elementi di chimica. - [Firenze : Firenze University Press, 2009.], su digital.casalini.it.
- ^ Elementi di chimica – Roberto Spinicci - Firenze University Press, p. 238, ISBN 978-88-6453-064-2.
- ^ Legami intermolecolari, su gmpe.it. URL consultato il 21/04/19 alle 19:20.
- ^ Elementi di chimica – Roberto Spinicci - Firenze University Press, p. 227, ISBN 978-88-6453-064-2.
- ^ Elementi di chimica per l’ingegneria - Giulio Malucelli – Nerino Penazzi 2002 Levrotto & Bella di Gualini, Torino, p. 146, ISBN 88-8218-085-9.
- ^ Elementi di chimica per l’ingegneria - Giulio Malucelli – Nerino Penazzi 2002 Levrotto & Bella di Gualini, Torino, p. 145, ISBN 88-8218-085-9.
