1. Forze intermolecolari (FMI):
* Legame idrogeno: Il tipo più forte di FMI. Si verifica quando l'idrogeno è legato ad atomi altamente elettronegativi come ossigeno, azoto o fluoro. Le molecole che possono formare legami idrogeno hanno punti di fusione e bollitura significativamente più elevati. (ad es. Acqua, alcoli)
* Interazioni dipolo-dipolo: Si verificano tra molecole polari con dipoli permanenti. Più deboli dei legami idrogeno ma contribuiscono comunque a punti di fusione e bollitura più elevati. (ad esempio, acetone, cloroformio)
* London Dispersion Forces (LDFS): Presente in tutte le molecole, indipendentemente dalla polarità. Queste forze derivano da dipoli temporanei e indotti. La forza degli LDF aumenta con le dimensioni e il peso molecolare della molecola. (ad esempio, idrocarburi come metano, propano, butano)
2. Forma e dimensione molecolare:
* Area superficiale: Le molecole con aree di superficie più grandi hanno più punti di contatto per le interazioni del FMI, portando a punti di fusione e di ebollizione più elevati.
* Brancatura: Le molecole ramificate hanno meno superficie per il contatto, portando a FMI più deboli e punti di fusione e di ebollizione più bassi rispetto agli isomeri non ramificati.
3. Peso molecolare:
* Le molecole più pesanti hanno LDF più forti, risultando in punti di fusione e bollitura più elevati. Ciò è particolarmente importante per le molecole non polari in cui gli LDF sono la forza intermolecolare primaria.
4. Polarizzabilità:
* La polarizzabilità si riferisce alla facilità con cui può essere distorta la nuvola di elettroni di una molecola. Molecole più polarizzabili hanno LDF più forti, portando a punti di fusione e di ebollizione più elevati.
5. Struttura cristallina:
* La disposizione delle molecole in un solido può influire sul punto di fusione. Le strutture cristalline più ordinate hanno generalmente punti di fusione più elevati.
Esempi illustrativi:
* Acqua (H₂O): Il forte legame idrogeno si traduce in un punto di fusione e di ebollizione molto elevato (0 ° C e 100 ° C).
* metano (ch₄): Solo LDFS, quindi ha un punto di fusione e di ebollizione molto basso (-182 ° C e -164 ° C).
* etanolo (ch₃ch₂oh): Legame idrogeno, quindi ha un punto di fusione e di ebollizione più elevato rispetto all'etano (CH₃CH₃), che ha solo LDF.
* pentane (c₅h₁₂): Peso molecolare più elevato rispetto al butano (C₄H₁₀), quindi ha un punto di ebollizione più elevato.
Riepilogo:
I punti di fusione e di ebollizione di una molecola sono determinati da una combinazione di fattori, principalmente dalla forza delle forze intermolecolari, alla dimensione molecolare e alla forma. Comprendere queste proprietà aiuta a prevedere e spiegare le proprietà fisiche delle sostanze.
