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Le forze molecolari e gli stati della materia
Carlo Sgromo Carlo Sgromo
Percorso Abilitante Speciale Percorso Abilitante Speciale 2013/20142013/2014
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La classificazione dei solidiLe proprietà macroscopiche della
materia dipendono dalle interazioni fra
particelle microscopiche che la
costituiscono.
I solidi vengono classificati in base al
tipo di legame che aggrega le unità
costitutive.
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La classificazione dei solidiI solidi cristallini hanno una dispozsizione
interna regolare di atomi, molecole e ioni.
Essi possono essere
ionici;
reticolari;
molecolari;
metallici.
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La classificazione dei solidi
I cristalli ionici si formano in virtù
dell’attrazione fra ioni con carica
opposta.
Sono fragili, presentano elevata
temperatura di fusione, conducono
elettricità allo stato fuso e in soluzione
acquosa.
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La classificazione dei solidi
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La classificazione dei solidi
I cristalli covalenti o solidi
reticolari si formano grazie a
una rete tridimensionale di
legami covalenti fra gli atomi.
Sono duri, hanno
temperatura di fusione elevata,
non conducono elettricità e
non sono solubili in acqua.
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La classificazione dei solidi
I cristalli molecolari apolari sono
costituiti da molecole apolari tenute
insieme da forze di Van der Waals.
Sono solidi a bassissime temperature,
quasi mai a temperatura ambiente, sono
solubili in solventi apolari e non in acqua.
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La classificazione dei solidi
I cristalli molecolari polari sono
costituiti da molecole polari che si
attraggono con legami dipolo-dipolo o
legami a idrogeno.
Hanno basse temperature di fusione,
non conducono elettricità nonostante
siano solubili in acqua.
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La classificazione dei solidi
I cristalli metallici sono costituiti da
atomi legati con legame metallico.
Sono duttili, malleabili, conducono
elettricità e calore.
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La classificazione dei solidi
Le leghe sono soluzioni di più metalli
allo stato solido.
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Le proprietà intensive dello stato liquido
Le molecole dei liquidi sono molto
mobili e incomprimibili.
Molte proprietà dei liquidi dipendono
dalla natura delle forze intermolecolari
che agiscono nella sostanza.
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Le proprietà intensive dello stato liquido
La tensione di vapore è la pressione
esercitata dalle molecole che evaporano
da un liquido in un recipiente chiuso
quando velocità di evaporazione e di
condensazione si uguagliano.
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Le proprietà intensive dello stato liquido
La tensione di vapore è tanto più alta quanto
più è elevata la temperatura.
A parità di temperatura, la facilità con cui le
molecole sfuggono dal proprio liquido dipende
dall’intensità delle loro forze attrattive.
I liquidi che hanno un’elevata tensione di
vapore si dicono volatili.
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Le proprietà intensive dello stato liquido
La tensione superficiale di un liquido
è l’energia necessaria per far aumentare
di un’unità la sua area superficiale.
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Le proprietà intensive dello stato liquido
La tensione superficiale diminuisce
all’aumentare della temperatura perché
l’agitazione termica delle molecole
attenua i legami intermolecolari.
La presenza di tensioattivi diminuisce la
tensione superficiale.
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Le proprietà intensive dello stato liquido
La capillarità è un fenomeno che
provoca l’innalzamento o l’abbassamento
del livello di un liquido all’interno di un
capillare.
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Le proprietà intensive dello stato liquido
La viscosità, cioè la resistenza alla
scorrimento, è dovuta alla forza di
attrazione intermolecolare tra le lamine
liquide.
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Molte proprietà delle sostanze dipendono dalla forma delle loro molecole.
I moderni mezzi di indagine hanno messo in evidenza che in una molecola gli atomi sono disposti in rapporti geometrici particolari che conferiscono alle sostanze le loro proprietà peculiari.
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La forma delle molecole
Ciò che definisce la geometria di una molecola è l’angolo di legame, ovvero l’angolo formato dagli assi congiungenti i nuclei degli atomi che si legano.
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Molecole polari e apolari
La polarità di una molecola dipende
anche dalla geometria della molecola,
cioè dalla disposizione nello spazio dei
suoi legami.
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Molecole polari e apolari
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Molecole polari e apolari
Una molecola è polare se la somma dei
momenti dipolari di tutti i suoi legami è
diversa da zero.
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Molecole polari e apolari
La polarità delle molecole determina la
solubilità della sostanza nei diversi
solventi.I solventi sciolgono le sostanze che
hanno polarità simile: solventi polari
sciolgono sostanze polari, solventi apolari
solubilizzano sostanze apolari.
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Le forze intermolecolari
Le forze intermolecolari sono forze di
natura elettrostatica che mantengono le
molecole vicine tra loro.
Si conoscono due tipi di legami
intermolecolari
1. forze dipolo-dipolo e di London;
2. legame a idrogeno.
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Le forze intermolecolari
Le forze dipolo-dipolo sono forze di attrazione
tra dipoli, in qualsiasi stato fisico si trovino.
I legami elettrostatici tra dipoli permanenti
sono chiamati forze dipolo-dipolo.
Le forze di London sono dovute
all’attrazione tra i dipoli temporanei di
molecole vicine.
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Le forze intermolecolari
Il legame a idrogeno è una forza
attrattiva che si instaura tra molecole che
contengono un atomo di idrogeno legato
covalentemente a un atomo piccolo,
molto elettronegativo e con una coppia
elettronica libera (N, O, F).
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Le forze intermolecolari
Il legame a idrogeno è la più grande
forza attrattiva intermolecolare ma è
circa 10 volte più debole di un legame
covalente.
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Le forze intermolecolari
Le proprietà dell’acqua dipendono dal
legame a idrogeno.
Il legame a idrogeno influisce sulle
proprietà fisiche delle sostanze che lo
contengono.
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Legami a confronto
La forza di legame è legata all’energia
necessaria per allontanare particelle
legate tra loro.
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Legami a confronto
La scala di energia dei legami atomici è
assai diversa da quella delle forze
intermolecolari.