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Chimica e laboratorio. I legami secondari. Classi quarte/quinte Docente: Luciano Canu Anno Scolastico 2008/2009. Generalità. I legami secondari Sono sempre interazioni elettrostatiche Sono interazioni inter molecolari

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Presentation Transcript
chimica e laboratorio

Chimica e laboratorio

I legami secondari

Classi quarte/quinte

Docente: Luciano Canu

Anno Scolastico 2008/2009

generalit
Generalità
  • I legami secondari
    • Sono sempre interazioni elettrostatiche
    • Sono interazioni intermolecolari
      • Possiamo spiegare quindi il comportamento di sostanze molecolari e macromolecolari
    • Sono interazioni di tipo fisico
      • Reversibili: si formano e si rompono con poca spesa energetica e non modificano la natura intima della materia
  • Spiegano il comportamento e le caratteristiche di moltissimi materiali e sostanze
uno schema
Uno schema

Forze di Van der Waals

Legame

a idrogeno

Interazioni

dipolo-dipolo

Forze di London

legame a idrogeno
Legame a idrogeno
  • È il più forte legame intermolecolare conosciuto (circa un decimo di un legame covalente)
  • È presente in moltissime sostanze importanti
  • Le regole per individuare e rappresentare una sostanza che forma legami a idrogeno
le regole

H

O

H

H

O

Le regole

H

  • È necessario (ma non sufficiente) che la molecola contenga idrogeno
  • L’idrogeno deve essere legato, con legame covalente semplice, con atomi molto elettronegativi (F, O, N)
  • La molecola che “contiene” questa porzione così organizzata può formare legami idrogeno con altre molecole polari
  • Le molecole devono essere orientate in modo da mantenere sullo stesso asse i 3 atomi coinvolti nel legame a idrogeno
il caso dell acqua

H

H

H

H

O

O

O

O

H

H

H

H

Il caso dell’acqua

H

O

H

propriet dell acqua
Proprietà dell’acqua
  • La fase solida è meno densa della fase liquida (il ghiaccio galleggia in acqua)
  • L’acqua ha una elevata capacità termica (liquido di riscaldamento o di raffreddamento)
  • Il ghiaccio in opportune condizioni forma cristalli
  • L’acqua ha una elevata temperatura di ebollizione/fusione
  • Ha la tendenza ad aggregarsi, formare masse d’acqua molto grandi
  • L’acqua scioglie molto bene tutte le sostanze che hanno gruppi OH nella loro struttura
molecole che formano legami idrogeno
Molecole che formano legami idrogeno
  • H-F acido fluoridrico
  • CH4 metano
  • NH3 ammoniaca
  • C3H7OH propanolo
  • DNA
  • Cellulosa
  • Amido
  • Glucosio
  • Proteine
altri legami secondari
Altri legami secondari
  • Legami dipolo-dipolo
  • Forze di London (forze di Van der Waals)
legami dipolo dipolo

δ-

δ+

H

Cl

Legami dipolo-dipolo
  • Il legame a idrogeno è una versione particolarmente forte e speciale di legame dipolo-dipolo
  • Tutte le molecole polari possono formare interazioni dipolo-dipolo con intensità variabile
  • Sono responsabili dello stato fisico di molti materiali

δ-

δ+

δ-

δ+

δ-

δ+

H

H

Cl

H

Cl

Cl

interpretiamo la tabella
Interpretiamo la tabella
  • Le temperature di fusione e di ebollizione dell’HF sono molto alte rispetto all’HCl poiché solo il primo può formare legami idrogeno
    • Notare che l’HCl è più pesante dell’HF
  • L’andamento dei successivi acidi è spiegabile considerando l’aumento di massa della molecola
    • Infatti possiamo considerare le interazioni dipolo-dipolo sufficientemente simili
interazioni dipolo temporaneo dipolo indotto
Interazioni dipolo temporaneo-dipolo indotto
  • Molte molecole sono considerate apolari
    • N2, H2, CH4, Cl2, I2, F2, CO2
  • Eppure è possibile ottenere lo stato liquido e solido anche da queste sostanze
    • Cl2 è gassoso ma Br2 è liquido e I2 è solido alla temperatura ambiente
  • Come mai?
  • Cosa cambia tra le 3 molecole?
  • Come si crea un dipolo temporaneo?
come interagiscono le molecole apolari
Come interagiscono le molecole apolari
  • La massa atomica aumenta notevolmente
  • Aumentano molto le dimensioni della nuvola elettronica esterna e il numero di elettroni
    • Cioè la nuvola elettronica esterna è molto lontana dal nucleo e sente poca attrazione protonica
    • Le nuvole elettroniche diventano più plastiche, meno rigide
  • Gli elettroni di valenza a volte si distribuiscono in maniera asimmetrica anche in molecole apolari
    • Questo fenomeno è denominato dipolo temporaneo
    • Avviene casualmente su un numero limitato di molecole (probabilità statistica)
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+ -

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Dipolo temporaneo

Distribuzione asimmetrica temporanea degli elettroni di legame

viscosit
Viscosità
  • La viscosità è la capacità che le molecole di un fluido hanno di opporsi allo scorrimento
  • Le forze di Van der Waals quindi sono responsabili della velocità di scorrimento del fluido
    • Ma l’olio è più viscoso dell’acqua!
  • Si deve considerare anche la massa e la complessità della struttura della molecola
tensione superficiale
Tensione superficiale
  • L’energia necessaria a penetrare la superficie di un liquido
  • È dovuta alla presenza di interazioni di Van der Waals tra le particelle di liquido
    • L’acqua ha una tensione superficiale elevata che
      • Rende difficile l’entrata in acqua ai tuffatori
      • Permette lo sci nautico a piedi nudi
      • Consente ad alcuni insetti di “camminare” sulla superficie
      • Causa il fenomeno del menisco e della capillarità