Legami chimici e stati della materia

Le proprietà della materia non dipendono solo dal tipo e dalla forza dei legami che tengono uniti gli atomi o gli ioni, ma anche dalle interazioni che si stabiliscono tra le molecole. I legami deboli (o forze intermolecolari) sono quelle interazioni di natura elettrostatica  che si stabiliscono tra molecole della stessa specie, o di specie diverse, già formate. Le loro energie sono molto più basse rispetto a quelle dei legami forti, ma sono importanti nel determinare le proprietà fisiche dei composti.

I legami deboli comprendono:

- Il legame idrogeno (o ponte idrogeno) caratteristico dell’acqua negli stati condensati (solido e liquido) e che è il più forte tra i legami deboli

- Le forze di Van der Waals che riguardano molecole polari e non

Il legame idrogeno è caratteristico dell’acqua: trattandosi di una molecola contenente legami covalenti polari, l’atomo di ossigeno, parzialmente negativo, è in grado di   legare i due atomi di idrogeno di un’altra molecola.  Di conseguenza le molecole d’acqua, allo stato solido e allo stato liquido, sono tutte collegate tra loro. Il legame idrogeno spiega, per esempio, l’elevata temperatura di ebollizione dell’acqua rispetto a sostanze di struttura simile (per esempio H₂S). Per passare allo stato vapore è infatti necessario rompere i legami idrogeno. Il legame idrogeno  è presente in poche altre sostanze come HF ed NH₃, oltre che in macromolecole biologiche come proteine e acidi nucleici.

Legame idrogeno nell'acqua

Le  forze di Van der Waals, sono interazioni di natura elettrostatica  che si stabiliscono tra diversi tipi di molecole:

-          L’interazione dipolo-dipolo avviene tra molecole polari.

-          L’interazione dipolo-dipolo indotto avviene tra molecole polari e molecole inizialmente apolari (es. HCl e Cl₂) che subiscono una separazione di carica per effetto induttivo.

-          L’interazione dipolo istantaneo - dipolo indotto avviene tra molecole apolari (es. tra  molecole di Cl₂): una risulta temporaneamente polarizzata per effetto del moto degli elettroni, l’altra diventa polare per induzione. Queste interazioni si chiamano anche forze di London.

Rappresentazione di molecole polari e non polari e dell'interazione dipolo-dipolo

     

In questo video vengono illustrate le relazioni esistenti tra stati della materia e legami chimici:

https://www.youtube.com/watch?v=won68EanOkY 

L’energia di legame è la quantità di energia, riferita a una mole, necessaria per rompere un determinato tipo di legame.

Tipo di legame	Energia di legame (KJ/mol)
Ionico	400
Covalente	400
Metallico	40 - 120
Legame idrogeno	20 - 40
Forze di Wan der Waals	1 - 10

In quest’altro video vengono prese in esame le proprietà dell’acqua:

https://www.youtube.com/watch?v=2GUt6QlNbWU