bentornati nella playlist di chimica oggi andiamo a vedere finalmente i legami intermolecolari visto che me li avete chiesti di continuo benissimo finalmente ci siamo arrivati questa lezione viene dopo che abbiamo visto la geometria molecolare quindi abbiamo visto come le molecole si dispongono nello spazio tramite la teoria v VSEPR. Nome molto complicato, VSEPR, ma la lezione spero sia stata abbastanza chiara. Ditemi se c'è bisogno di qualche miglioramento, di qualche consiglio, di qualche approfondimento così che lo andrò a fare.
Prima di iniziare la lezione, come sempre, vi vado a mettere a schermo tutti i modi che ci sono per sostenermi e soprattutto se vi servono dei quiz svolti e corretti, io su Patreon ma anche qua su YouTube. Ho una sezione interamente dedicata. Se vi abbonate appunto a quella particolare sezione, troverete dei quiz svolti e corretti da me, sia di biologia, ma adesso li sto iniziando a preparare anche di chimica, così da potervi preparare al meglio per i test universitari.
Perché ovviamente molto spesso servono degli aiuti per andare a studiare per i test di ammissione universitaria. Io spero di esservi utile. Ovviamente accetto consigli per migliorare sempre di più quella piccola sezione.
Tra parentesi su Patreon trovate anche tutte le mie slide, quindi se avete bisogno delle mie slide o se siete anche dei docenti che magari le sfruttano, le vogliono modificare, io ve le lascio su Patreon in condivisione sempre con un abbonamento a parte. Tra l'altro vi lascio a schermo anche Instagram e TikTok così se vorrete potrete iscrivervi anche su quelle piattaforme. Detto questo iniziamo. Prima di tutto abbiamo visto come i legami chimici possiamo suddividerli in legami tra atomi, quindi vengono chiamati anche intramolecolari e legami tra molecole chiamati intermolecolari, quindi intra e inter.
Sembrano due nomi molto simili ma uno vuol dire dentro, uno vuol dire intorno. Quindi i legami tra atomi sono i legami più forti che abbiamo visto che vengono fatti proprio appunto tra gli atomi e sono sostanzialmente legame covalente, quello ionico e quello metallico. Di quello covalente l'abbiamo suddiviso soprattutto in legame covalente apolare e polare.
Mentre invece per quanto riguarda i legami tra molecole, che dobbiamo ancora vedere e sarà oggetto delle lezioni che andrò a fare da adesso in poi, vediamo il legame idrogeno, il legame dipolo-dipolo, poi vengono chiamati in modo un po' complesso dipolo permanente-dipolo indotto e dipolo indotto-dipolo indotto. In modo più semplice li possiamo chiamare forze di Debye e forze di London, ma adesso poi li andiamo ad approfondire. L'importante è capire che i legami tra atomi sono molto più forti rispetto a quelli tra le molecole, questo perché là gli atomi si legano. e poi però la molecola che vanno a formare può ovviamente interagire con altre molecole.
Ecco che altre molecole, interagendo con la nostra molecola, ad esempio, possono andare a creare delle forze di attrazione. Infatti questi legami intermolecolari vengono anche chiamate forze, o forze intermolecolari o forze d'attrazione, molto semplicemente. E allora andiamole ad approfondire.
I legami intermolecolari, cioè quelli tra molecole, possiamo suddividerli in legami idrogeno, legame dipolo-dipolo, detti anche dipolo permanente-dipolo permanente, che vengono chiamate anche forze di Chisholm. Poi ci sono i legami dipolo permanente-dipolo indotto, chiamati anche forze di Dubai, e legami dipolo istantaneo-dipolo indotto, chiamate forze di London. Dai disegnini già un pochino vedete cosa vanno a rappresentare, però adesso li andiamo a elencare in modo un po' più preciso, andando a fare focus su cosa sono. questi legami intermolecolari.
Prima di iniziare mi preme precisare che questi tipi di forze di attrazione sono influenzati dalla polarità o dalla non polarità delle molecole e questa polarità o non polarità dipende dalla geometria delle molecole, non dipende tra l'altro, attenzione, non dipende solamente se dentro la molecola c'è un legame covalente polare, perché un legame covalente polare, questo sottolineatelo, non per forza va a a determinare poi una molecola polare. Lo ripeto, un legame covalente polare non per forza determinerà che la molecola sarà polare. Potrebbe anche esserci un legame covalente polare o più legami covalenti polari in quel caso, che vanno però a annullarsi, diciamo così, a vicenda creando una molecola apolare.
Quindi anche legami covalenti polari tra gli atomi potrebbero dare origine a delle molecole non polari. Questo l'ho spiegato nel video riguardante la teoria VSPR, in cui vado proprio a parlare della geometria molecolare, quindi se non avete capito bene questo concetto, stoppate questo video e andate a riprendere quello scorso. Questo è fondamentale, sennò poi si fa confusione. Quindi possiamo dire che i legami intermolecolari, chiamati anche forze, sono appunto le forze di attrazione o repulsione che agiscono tra le molecole di una sostanza. Queste forze giocano un ruolo fondamentale.
nel determinare le proprietà fisiche e chimiche delle sostanze, come il punto di fusione, quello di ebollizione, la viscosità e altre caratteristiche. Tutte le forze intermolecolari sono di natura elettrostatica, quindi appunto per questo dipendono molto strettamente dalla polarità o dalla non polarità delle molecole. Le forze intermolecolari possiamo quindi dire che determinano le proprietà fisiche di una sostanza, perché se mi vanno a determinare il punto di fusione e di ebollizione... vuol dire sostanzialmente che influiscono in maniera importante, in maniera consistente nei passaggi di stato e quindi in tutto quello che sono i stati della materia, solido, liquido e gassoso. E infatti qua vi ho scritto ad esempio che coinvolgono soprattutto i liquidi perché nei passaggi tra solido, liquido e liquido e gas sono molto importanti, vanno a influire molto su quei passaggi di stato.
E qua vi ho elencato legame idrogeno, legame dipolo-dipolo, dipolo permanente indotto, dipolo istantaneo indotto. Ora questi legami, queste forze intermolecolari, li andrò a vedere piano piano, li andrò ad approfondire piano piano in due video successivi. Farò un video totalmente dedicato al legame idrogeno e poi farò un video invece totalmente dedicato agli altri tre.
Perché gli altri tre tipi di forza possiamo chiamarli anche forze di Van der Waals. Quindi attenzione, i legami di polo-dipolo, dipolo permanente indotto, dipolo istantaneo indotto, le chiamiamo anche forze di Van der Waals. Le forze di Van der Waals, dallo studioso che appunto le identificò, sono forze attrattive o repulsive tra molecole, più deboli tra l'altro dei legami idrogeno, per questo che noi le andiamo a separare, e tra l'altro ovviamente sono anche più deboli dei legami tra gli atomi, quindi quello covalente, quello ionico, eccetera eccetera. Il termine forze di Van der Waals include tre tipi diversi di interazioni intermolecolari che qua vedete a schermo.
Quindi giusto per spiegare un attimino, il legame idrogeno lo andiamo a separare da questi tre tipi di forze perché è un po' più forte e la natura di questo tipo di legame, soprattutto le molecole tra cui avviene questo legame, sono molto diverse, sono nettamente diverse rispetto a tutti gli altri tipi di molecola che fanno gli altri tipi di legame, di attrazione. Lo scopriremo poi, lo andrò ad approfondire quando farò il legame idrogeno, però vi basti pensare che per quanto riguarda il legame idrogeno, tra l'altro il nome lo prende appunto proprio da... e dal fatto che ci siano degli idrogeni coinvolti il legame idrogeno però è come se fosse un particolare tipo di legame di polo di polo diciamo è un estremo del legame di polo di polo però lo andiamo a separare non lo chiamiamo legame di polo di polo poi capirete perché proprio perché inizialmente possiamo dire che è più forte poi andiamo ad approfondirle quindi capirete ancora meglio come mai lo andiamo a separare sapete però che il legame idrogeno alla fine è come se fosse un estremo del legame di polo di polo quando li andremo a vedere capirete un pochino Qual è poi la differenza? Va bene, credo che questa precisazione l'abbia fatta anche forse un po' troppo, quindi posso andare avanti.
E andiamo a vedere che innanzitutto dobbiamo dire che le forze intermolecolari, quindi non quelle intramolecolari ma quelle intermolecolari, cioè quelle che stiamo studiando, sono nettamente più deboli dei legami tra gli atomi. E qua lo vediamo molto bene nella figura in cui vado a rappresentarvi queste forze separate da quelle intramolecolari. E vedete anche in alto l'energia che è contenuta in questi legami.
Queste forze sono generalmente molto meno intense, quindi delle forze intermolecolari, ma determinano una serie di importanti proprietà macroscopiche della materia, perché determinano la stabilità delle sostanze nei diversi stati della materia, solido, liquido e gassoso, come dicevamo, e quindi influenzano anche le transizioni di stato. Questo perché ovviamente se le molecole si attirano di più, sarà più difficile staccarle. E quindi se io voglio far passare ad esempio l'acqua dallo stato liquido a quello gassoso, di vapore magari, ecco che io devo staccare queste molecoline le une dalle altre, ma se queste tra di loro si attirano, capite bene che è più difficile. E infatti qua vi ho scritto, ad esempio, quando si riscalda un liquido si fornisce energia.
Se questa energia supera le forze intermolecolari, si permette alle molecole di muoversi più liberamente, facendo quindi passare queste molecole dallo stato liquido a quello di vapore. Un'elevata forza tra le molecole di una soluzione, quindi un'elevata attrazione tra queste molecole, come ad esempio il legame idrogeno tra le molecole di acqua, lo vedete anche in figura, fa innalzare il punto di ebollizione di quest'ultima, perché riuscire a portare le molecole in fase di vapore, quindi andarle a staccare le une dalle altre per farle volare via, diciamo così, risulta più costoso in termini energetici, cioè ci serve più energia. E perché ci serve più energia per fare ad esempio bollire l'acqua rispetto che per far bollire altre sostanze?
Perché le molecole di acqua si attraggono tra di loro. Si attraggono tramite uno di questi legami intermolecolari che è il legame idrogeno. Quindi queste forze vanno a influenzare i comportamenti macroscopici, cosa vuol dire i comportamenti visibili della materia.
Cioè sostanzialmente cos'è che va a far differire un gas che viene definito ideale da un gas reale. Proprio questo, le forze di London che le vedete in alto a destra, perché anche dei gas che sono con molecole apolari e quindi in teoria si può supporre che non abbiano delle interazioni una molecola con l'altra, invece ce l'hanno, perché abbiamo in quel caso dei legami intermolecolari chiamati dipolo indotto, dipolo istantaneo. E in quel caso quindi avremo dei comportamenti della materia che dipendono da questi tipi di forze di attrazione.
È un po' come se le molecole avessero già i loro atomi belli legati, però vedono passare un'altra molecola e dicono, hmm, attraente questa molecola, io gli starei un po' più vicino. Ecco, sono un po' così le forze intermolecolari. Cioè, gli atomi sono già legati tra di loro a formare la molecola, però una molecola con l'altra comunque, diciamo, potrebbe piacersi. E se si piace, magari è più difficile andarla a staccare.
E come abbiamo detto, queste forze sono influenzate soprattutto dalla polarità o non polarità della molecola. E la polarità di una molecola dipende anche, quindi non solo, ma anche dalla sua geometria, grazie alla quale le polarità dei legami magari, che sono covalenti polari, possono annullarsi a vicenda oppure sommarsi. E infatti qua vedete a sinistra, come nella molecola di anidride carbonica o di CCL4, che sono molecole con legami interni fortemente polarizzati, ecco che però poi risultano come molecole apolari.
Cioè sostanzialmente la geometria di queste molecole, vedete le freccette, va ad annullare la loro polarità. Lo trovate bene spiegato questo nel video precedente. Mentre invece se guardiamo a destra, molecole che potrebbero essere effettivamente magari apolari, o comunque potrebbero avere una geometria in questo caso lineare o tetraedrica, magari non ce l'hanno nel caso dell'acqua, o meglio l'acqua ha una geometria tetraedrica, ma siccome l'ossigeno è molto elettronegativo e ha due doppiette elettronici liberi, Questo fa sì che gli elettroni degli idrogeni vengano attirati leggermente dall'ossigeno, si crea una parziale carica negativa nella parte dove c'è l'ossigeno e nella parte molecolare dove ci sono gli idrogeni invece una parziale carica positiva. Ed ecco qua che abbiamo creato una molecola polare. Questo perché?
Perché il legame interno è polarizzato, ma in più la geometria molecolare fa sì che non si vadano a controbilanciare queste cariche e vada quindi a formarsi una molecola, lo vedete qua dalla freccetta, con una parziale carica positiva da un lato e una parziale negativa dall'altro. Stessa cosa qua ancora più intuitivo in una molecola chiamata CHCl3 perché se noi andiamo a sostituire uno dei quattro clori che vedevamo qua a sinistra con un idrogeno che invece è una molecola molto meno elettronegativa ecco vedete che va a distribuirsi tutte le cariche anzi vanno a distribuirsi in modo nettamente diverso e quindi troviamo una parte della molecola carica positivamente e il resto della molecola dove ci sono i Cl carico negativamente. Qua quindi abbiamo una molecola che anche in questo caso viene a formare un dipolo, cioè una molecola polare. Ed ecco che questo, cioè la polarità o non polarità delle molecole, va a influenzare anche un'altra cosa, e cioè la solubilità nei diversi solventi. Perché noi sappiamo che il simile scioglie il simile.
Questa cosa è stata ripetuta più volte prima di questa lezione, l'abbiamo vista anche in biologia, ad esempio nella lezione 1 di biologia, la trovate nella playlist di biologia, abbiamo visto come effettivamente ... Delle sostanze polari si mescolano bene ad altre sostanze polari o addirittura ioniche. Delle sostanze apolari si mescolano bene a sostanze apolari. E questo è il motivo per cui acqua e olio non riusciamo a mescolarli. In sostanza quando uno va a studiare i miscugli omogeni ed eterogeni va quasi totalmente a studiare questa parte qua.
In poche parole un miscuglio eterogeneo è formato da sostanze che non si mescolano bene. che rimangono in due fasi. E questo perché? Perché probabilmente quelle sostanze sono una polare, una polare.
Poi per carità c'è il caso in cui una sostanza sia solida, l'altra liquida, non si sciolgono, l'altra è gassosa. Per carità ci sono varie possibilità nel caso dei miscugli eterogenei. Però la maggior parte dei casi un miscuglio eterogeneo si forma quando ci sono una sostanza polare e una non polare che vengono messe a contatto, si provano a mischiarle, ma niente, non ce la si fa. Questo proprio perché le sostanze con natura simile hanno più possibilità e più capacità di mescolarsi tra loro. E infatti, ad esempio, l'acqua, che è una sostanza polare, va a sciogliere prettamente altre sostanze polari, o addirittura ioniche, quindi con una forte differenza di carica interna.
E qua in basso, ad esempio, infatti vediamo il caso del sale, NaCl. NaCl è un composto ionico che si separa in Na+, Cl- e vedete che le molecoline d'acqua lo sciolgono molto bene perché? Perché quando si trovano a contatto con Na+, Le molecoline si dispongono con l'ossigeno rivolto verso l'Na+, e lo solvatano, lo vanno a circondare completamente.
Quando si trovano a contatto con il cloro, le molecoline si dispongono con gli idrogeni verso il cloro, e lo vanno anche qua a circondare in maniera perfetta, e vanno a scomporre quindi questo composto ionico, e lo vanno a sciogliere completamente, formando quello che si chiama composto omogeneo, detto anche soluzione. Ora in questa parte ho fatto un pochino di approfondimento anche riguardante altre lezioni che ho fatto in precedenza. Possiamo però dire, in modo da sintetizzare un pochino tutto questo argomento, che la polarità o la non polarità di una molecola va ad influenzare quindi i legami intermolecolari, che sono quelli che stiamo studiando adesso.
I legami intermolecolari poi di conseguenza vanno ad influenzare la solubilità di queste sostanze. in altre sostanze e vanno anche ad influenzare gli stati della materia e i passaggi di stato di queste sostanze. Quindi alla base sostanzialmente c'è la polarità non la polarità delle molecole che va poi a causare i legami tra queste molecole, quindi queste forze di attrazione tra le molecole, che vanno poi a evidenziarsi con situazioni macroscopiche che sono la solubilità oppure i passaggi di stato.
Bene, io in questa lezione mi fermo, questo perché andremo a vedere poi i legami intermolecolari in maniera più approfondita nelle prossime due lezioni. Come sempre, se vi è stata utile, vi invito a lasciare un like e iscrivervi al canale, poi se vorrete sostenere anche il mio lavoro, ovviamente ci sono tutti i metodi che trovate in descrizione. Io vi ringrazio per l'attenzione e vi auguro buono studio. Ci vediamo alla prossima lezione.