Transizioni (o passaggi) di stato fusione cristallizzazione (solidificazione) evaporazione condensazione (ebollizione) sublimazione brinamento

Stato di aggregazione e energia di coesione intermolecolare Pressoché tutte le sostanze possono essere ottenute allo stato solido, liquido e gassoso all’aumentare della temperatura Deve esistere un fattore correlabile alla temperatura, che si oppone all’energia di coesione delle particelle e tende a separarle le une dalle altre.

Gli stati di aggregazione sono determinati dalle interazioni fra le particelle che costituiscono il corpo. Quando l’energia cinetica media delle particelle supera il valore assoluto di quella potenziale dovuta alle forze di attrazione, le particelle non sono più legate ed il sistema è gassoso.

Energia cinetica L’energia cinetica media posseduta dalle particelle di un sistema dipende solo dalla temperatura: Ecin = 3/2 k T dove k è la costante di Boltzmann e T è la temperatura assoluta k = 1,3806505(24) · 10−23 J K-1 In generale Etot = f/2 k T (f = n. di gradi di libertà)

Dipolo elettrico Dipolo elettrico: è costituito da due cariche uguali ma di segno opposto separate da una distanza d Momento del dipolo elettrico, m = vettore il cui verso è diretto dalla carica + a quella – e il cui modulo è dato da: m = Q x d

Interazioni intermolecolari (attrazioni)

Confronto con le forze interatomiche (legami chimici)

Interazioni dipolo-dipolo.

Le molecole polari e l’interazione per orientazione Le molecole polari si attraggono reciprocamente per effetto dei loro dipoli in modo da rendere massima l’interazione dipolo-dipolo, detta anche interazione per orientazione. Uattr  -m/d6

Interazione per induzione Il dipolo permanente di una molecola induce su un’altra molecola, polare o non polare, un dipolo, chiamato indotto. Fra dipolo permanente e dipolo indotto si instaura poi un’interazione attrattiva.

Polarizzazione di un atomo in un campo elettrico. = aE a è la polarizzabilità dell’atomo dipende dalla forza con cui gli elettroni più esterni sono vincolati al nucleo e dal loro numero

Meccanismo di interazione fra due atomi di elio, e energia risultante. Forza di dispersione o di London Si annulla rapidamente con la distanza hn  energia di ionizzazione (dell'atomo o della molecola) d = distanza fra le molecole a = polarizzabilità

Forze di interazione di van der Waals Le interazioni fra dipoli reciprocamente indotti, quelle per orientazione e quelle per induzione sono raggruppate sotto il termine generico di forze di interazione di van der Waals

Tipo di interazione F(r) Energia tipica (kJ mol1) Esempio Fra ione e molecola neutra Ione-dipolo r2 5-60 Na+ (H2O)n Ione-dipolo indotto r4 0.4-4 Na+ C6H6 Fra specie neutre (van der Waals) Dipolo-dipolo r6 0.5-15 SO2 SO2 Dipolo-dipolo indotto HCl C6H6 Dipolo istantaneo-dipolo indotto 4-40 CH4 CH4 Legame idrogeno H2OHOCH3 Fra ioni Legame ionico r1 40-400 Na+ Cl Fra atomi Legame covalente 200-800 HH

Geometria molecolare e polarita' delle molecole.

Temperature di fusione e di ebollizione (°C) in alcune serie omologhe di sostanze elementari. Teb Tfus He - 268,9 - 269,7 Ne - 246 - 248,6 Ar - 185,8 - 189,4 Kr - 152 - 157,3 Xe - 109 - 111,9 Rn - 62 - 71

Temperature di fusione e di ebollizione (°C) in alcune serie omologhe di sostanze elementari. Teb Tfus F2 -188.2 -219.6 Cl2 -34.7 -101 Br2 +58 -7.2 I2 +183 +113.7

Temperature di fusione e di ebollizione (°C) in alcune serie omologhe di sostanze elementari. Teb Tfus H2 - 252.7 - 259.2 N2 - 195.8 - 210 O2 - 183 - 218.8 P4 +280 +44.2 S8 +444.6 +119

Temperature di ebollizione in alcune serie omologhe di composti binari con l’idrogeno

Temperature di fusione in alcune serie omologhe di composti binari con l’idrogeno

Legame a ponte di idrogeno condizioni di formazione 1) L’idrogeno deve essere legato ad un atomo fortemente elettronegativo. 2) In un’altra molecola (o nella stessa , in posizione adeguata) deve esserci un atomo che dispone di un doppietto solitario non troppo diffuso (O, N, F). I legami a idrogeno possono essere: inter- o intramolecolari

Esempi di legami a idrogeno

L’acqua può dare 4 lergami a idrogeno

La struttura del ghiaccio

a-elica nelle proteine

Appaiamento delle basi nella doppia elica del DNA