FORZE INTERMOLECOLARI DEBOLI Il legame chimico è una forza di attrazione intramolecolare, cioè interna ad una molecola,che tiene uniti tra loro gli atomi di una molecola. Esistono,però,anche forze di attrazione intermolecolari,cioè tra una molecola e l’altra,che consentono alle molecole di aggregarsi tra loro per dar luogo agli stati condensati della materia: i solidi e i liquidi. Queste forze di attrazione sono chiamate legami intermolecolari,note anche come forze di Van der Waals, dal nome del fisico olandese Johannes Van der Waals. Si tratta di attrazioni molto più deboli di quelle di un normale legame covalente, ma ugualmente importanti in quanto sono responsabili delle principali proprietà microscopiche delle sostanze. Si conoscono tre forze intermolecolari di Van der Waals: • • • • le forze dipolo-dipolo le forze di dispersione(dette anche forze di London o forze di Van der Waaals) il legame a idrogeno(è un caso di interazione dipolo-dipolo particolarmente forte) le interazioni ione-dipolo Lo stato di aggregazione di un composto molecolare è determinato proprio dalla forza e dal numero di legami intermolecolari. Il calore assorbito da una sostanza come l’acqua per fondere o per evaporare è connesso con la rottura di questi legami. Quando si fonde un composto ionico si rompe il reticolo cristallino. Quando si fonde un composto molecolare si rompono forze di dispersione,interazioni dipolo-dipolo o legami a idrogeno. LE FORZE DIPOLO-DIPOLO La presenza di un legame covalente polare può conferire a una molecola una caratteristica struttura dipolare con la contemporanea presenza di una parziale carica positiva(S+ ) e una corrispondente parziale carica negativa(S-). La parte positiva di ciascuna di queste molecole dipolari attrae quella negativa di un’altra qualsiasi molecola provocando una sorta di interazione elettrostatica a catena che tiene ancora più unite le molecole. Fig.1 Interazioni elettrostatiche tra molecole dipolari di acido cloridrico. Grazie a queste interazioni l’acido cloridrico,che a temperatura ambiente è un gas,raffreddato a -85°C diventa liquido, in quanto le forze dipolo-dipolo prevalgono sul moto vorticoso,tipico delle molecole allo stato gassoso. LE FORZE DI DISPERSIONE Dal momento che anche i composti apolari possono esistere allo stato solido bisogna ammettere l’esistenza di particolari forze attrattive anche tra le loro molecole,in cui la distribuzione delle cariche è simmetrica. Ammettendo infatti che gli elettroni di tali molecole si muovono a ogni istante, la loro distribuzione può essere probabilmente alterata provocando un piccolo dipolo(dipolo momentaneo),che influirà a sua volta sulla distribuzione elettronica di una seconda molecola vicina,la quale acquisterà così caratteristiche dipolari(dipolo indotto). Tra i dipoli momentanei e quelli indotti si instaurano deboli interazioni,chiamate appunto forze di Van der Waals. Esse sono particolarmente riconoscibili tra molecole ad alto perso molecolare,della superficie di contatto e del numero di elettroni presenti nella molecola. Fig.2 Raffigurazione dei dipoli indotti in presenza delle forze di Van der Waals. La molecola di cloro ha PM=71 Cl2 è gassoso; La molecola di bromo ha PM=160 Br2 è liquido; La molecola di iodio ha PM=254 I2 è solido. IL PROCESSO DI DISSOLUZIONE Il processo di dispersione delle particelle di soluto tra le molecole del solvente prende il nome di dissoluzione o solvatazione. Alla fine di tale processo tutte le particelle di soluto sono state separate le une dalle altre e sono state circondate dalle molecole del solvente; si dice allora che le particelle sono solvatate. La solvatazione è possibile se le forze attrattive che si instaurano tra le particelle di soluto e di solvente sono sufficienti a controbilanciare quelle tra le particelle del solvente da un lato e quelle tra le particelle del soluto dall’altro. Quando il solvente è l’acqua, il processo prende il nome di idratazione e si dice che le particelle sono idratate. L’idratazione è un caso particolare di solvatazione. L’acqua è un buon solvente per la maggior parte dei composti ionici in quanto,grazie alla sua polarità, è in grado di solvatare sia cationi sia anioni (interazioni ione-dipolo). Fig.3 Rappresentazione schematica del processo di dissoluzione del cloruro di sodio in acqua.