Obiettivi di apprendimento
- Definisci le forze di Van der Waals.
- Descrivi le interazioni dipolo-dipolo.
- Descrivi le forze di dispersione di Londra.
Come mantenerlo fresco?
I dispositivi di risonanza magnetica (NMR) utilizzano azoto liquido per raffreddare i magneti superconduttori. L’azoto è un gas a temperatura ambiente e si liquefa a -195,8 ° C. Il suo vicino sulla tavola periodica (ossigeno) bolle a -182,95 ° C. Le interazioni tra le molecole di azoto (N 2) sono più deboli, quindi il punto di ebollizione è inferiore. Le interazioni tra molecole non polari dipendono dal grado di fluttuazione elettronica all’interno della molecola.
Forze di Van der Waals
Il primo tipo di forza intermolecolare noi considererà le forze di van der Waals, dal nome del chimico olandese Johannes van der Waals (1837-1923). Le forze di Van der Waals sono la forza intermolecolare più debole e sono costituite da forze dipolo-dipolo e forze di dispersione.
Forze dipolo-dipolo
Le forze dipolo-dipolo sono le forze attrattive che si verificano tra molecole. Una molecola di acido cloridrico ha un atomo di idrogeno parzialmente positivo e un atomo di cloro parzialmente negativo. In una raccolta di molte molecole di acido cloridrico, si allineeranno in modo che le regioni caricate in modo opposto di molecole vicine siano vicine l’una all’altra.
Figura 1. Le forze dipolo-dipolo sono il risultato dell’attrazione dell’estremità positiva di un dipolo all’estremità negativa di un dipolo vicino.
Le forze dipolo-dipolo sono di natura simile, ma molto più deboli dei legami ionici.
Forze di dispersione di Londra
Anche le forze di dispersione sono considerate un tipo di forza di van der Waals e sono le più deboli di tutte le forze intermolecolari. Sono spesso chiamate forze di Londra dopo Fritz London (1900-1954), che per primo propose la loro esistenza nel 1930. Le forze di dispersione di Londra sono le forze intermolecolari che si verificano tra gli atomi e tra le molecole non polari come risultato del movimento degli elettroni.
La nuvola di elettroni di un atomo di elio contiene due elettroni, che normalmente ci si può aspettare che siano equamente distribuiti nello spazio attorno al nucleo. Tuttavia, in un dato momento la distribuzione degli elettroni può essere irregolare, risultando in un dipolo istantaneo. Questo dipolo debole e temporaneo influenza successivamente gli atomi di elio vicini attraverso l’attrazione e la repulsione elettrostatica. Induce un dipolo sugli atomi di elio vicini.
Figura 2. Una figura di breve durata o dipolo istantaneo in un atomo di elio.
I dipoli istantaneo e indotto sono debolmente attratti l’uno dall’altro. La forza delle forze di dispersione aumenta all’aumentare del numero di elettroni negli atomi o nelle molecole non polari.
Il gruppo alogeno è costituito da quattro elementi che assumono tutti la forma di molecole biatomiche non polari. La tabella seguente mostra un confronto dei punti di fusione e di ebollizione per ciascuno.
| Molecola | Numero totale di elettroni | Punto di fusione (° C) | Punto di ebollizione ( ° C) | Stato fisico a temperatura ambiente |
| F 2 | 18 | -220 | -188 | gas |
| Cl 2 | 34 | -102 | -34 | gas |
| Br 2 | 70 | -7 | 59 | liquido |
| I 2 | 106 | 114 | 184 | solido |
Le forze di dispersione sono più forti per le molecole di iodio perché hanno il maggior numero di elettroni. Le forze relativamente più forti producono punti di fusione e di ebollizione che sono i più alti del gruppo alogeno. Queste forze sono abbastanza forti da mantenere vicine le molecole di iodio allo stato solido a temperatura ambiente. Le forze di dispersione sono progressivamente più deboli per bromo, cloro e fluoro e ciò è illustrato nei loro punti di fusione e di ebollizione costantemente più bassi. Il bromo è un liquido a temperatura ambiente, mentre il cloro e il fluoro sono gas le cui molecole sono molto più distanti l’una dall’altra. Le forze intermolecolari sono quasi inesistenti allo stato gassoso, quindi le forze di dispersione nel cloro e nel fluoro diventano misurabili solo al diminuire della temperatura e si condensano nello stato liquido.
Riepilogo
- Le forze di Van der Waals sono deboli interazioni tra molecole che coinvolgono dipoli.
- Le molecole polari hanno interazioni dipolo-dipolo permanenti .
- Le molecole non polari possono interagire tramite le forze di dispersione di Londra.
Pratica
Usa il link sottostante per rispondere alle seguenti domande:
- Cosa sono le attrazioni intermolecolari?
- Quanto deve raffreddarsi l’elio prima che formi un liquido?
- Può essere un grande numero delle molecole sono tenute insieme da forze di dispersione?
- Le molecole lunghe e sottili sviluppano dipoli più forti o più deboli delle molecole di grasso corto?
Recensione
- Quali forze di attrazione si sviluppano tra le molecole polari?
- Cosa crea le forze di dispersione di Londra ?
- Le forze di dispersione di Londra sono permanenti o temporanee?
- Le forze di dispersione per Cl 2 sono più forti o più deboli di quelle per Br2?
Glossario
- Forze dipolo-dipolo: le forze di attrazione che si verificano tra le molecole polari
- Forze di dispersione di Londra : Le forze intermolecolari che si verificano tra gli atomi e tra i nonpo molecole lar come risultato del movimento degli elettroni.
- Forze di Van der Waals: la forza intermolecolare più debole e consiste di forze dipolo-dipolo e forze di dispersione.