Introduzione alla Chimica

Termini

• legame idrogeno attrazione intermolecolare tra idrogeno e fluoro, ossigeno o azoto.
• Molecola polarA che ha un momento di dipolo.
• Molecola dipoleAny che ha sia lievi cariche positive e negative su entrambe le estremità.

Le forze intermolecolari sono le forze di attrazione o repulsione che agiscono tra particelle vicine (atomi, molecole o ioni). Queste forze sono deboli rispetto alle forze intramolecolari, come i legami covalenti o ionici tra gli atomi in una molecola. Ad esempio, il legame covalente presente all’interno di una molecola di acido cloridrico (HCl) è molto più forte di qualsiasi legame che può formare con molecole vicine.

Tipi di forze intermolecolari attraenti

1. Forze dipolo-dipolo: interazioni elettrostatiche di dipoli permanenti nelle molecole; include legame idrogeno.
2. Forze Ion-dipolo: interazione elettrostatica che coinvolge un dipolo parzialmente carico di una molecola e uno ion completamente carico.
3. Forze di dipolo indotte da dipolo istantanee o forze di dispersione di Londra: forze causate da movimenti correlati degli elettroni nelle molecole interagenti, che sono le forze intermolecolari più deboli e sono classificate come forze di van der Waals.

Attrazioni dipolo-dipolo

Le interazioni dipolo–dipolo sono un tipo di attrazione—attrazioni intermolecolari tra due molecole. Le interazioni dipolo-dipolo sono interazioni elettrostatiche tra i dipoli permanenti di diverse molecole. Queste interazioni allineano le molecole per aumentare l’attrazione.

Un monopolo elettrico è una singola carica, mentre un dipolo è due cariche opposte strettamente distanziate tra loro. Le molecole che contengono dipoli sono chiamate molecole polari e sono molto abbondanti in natura. Ad esempio, una molecola d’acqua (H2O) ha un grande momento di dipolo elettrico permanente. Le sue cariche positive e negative non sono centrate nello stesso punto; si comporta come poche cariche uguali e opposte separate da una piccola distanza. Queste attrazioni dipolo-dipolo danno all’acqua molte delle sue proprietà, compresa la sua alta tensione superficiale.

Distribuzione non uniforme degli elettroni

Il dipolo permanente nell’acqua è causato dalla tendenza dell’ossigeno ad attirare elettroni su se stesso (cioè l’ossigeno è più elettronegativo dell’idrogeno). I 10 elettroni di una molecola d’acqua si trovano più regolarmente vicino al nucleo dell’atomo di ossigeno, che contiene 8 protoni. Di conseguenza, l’ossigeno ha una leggera carica negativa (δ-). Poiché l’ossigeno è così elettronegativo, gli elettroni si trovano meno regolarmente attorno al nucleo degli atomi di idrogeno, che hanno ciascuno un solo protone. Di conseguenza, l’idrogeno ha una leggera carica positiva (δ+).

Esempi di interazioni dipolo-dipolo

Un altro esempio di interazione dipolo–dipolo può essere visto nel cloruro di idrogeno (HCl): l’estremità relativamente positiva di una molecola polare attirerà l’estremità relativamente negativa di un’altra molecola HCl. L’interazione tra i due dipoli è un’attrazione piuttosto che un legame completo perché non ci sono elettroni condivisi tra le due molecole.

Molecole simmetriche senza momento di dipolo complessivo

Le molecole contengono spesso legami polari a causa delle differenze di elettronegatività, ma non hanno momento di dipolo complessivo se sono simmetriche. Ad esempio, nella molecola tetraclorometano (CCl4), gli atomi di cloro sono più elettronegativi degli atomi di carbonio e gli elettroni sono attratti verso gli atomi di cloro, creando dipoli. Tuttavia, questi dipoli carbonio-cloro si annullano a vicenda perché il molecolare è simmetrico e CCl4 non ha alcun movimento generale di dipolo.

I legami idrogeno

I legami idrogeno sono un tipo di interazioni dipolo-dipolo che si verificano tra idrogeno e azoto, fluoro o ossigeno. I legami idrogeno sono incredibilmente importanti in biologia, perché i legami idrogeno mantengono le basi del DNA accoppiate insieme, aiutando il DNA a mantenere la sua struttura unica.