11.4
Perché le molecole con massa molare crescente mostrano una tendenza all'aumento dei punti di ebollizione? La differenza può essere attribuita alle loro forze intermolecolari. Tutte le sostanze hanno forze di dispersione o forze intermolecolari più deboli.
La forza delle forze di dispersione dipende dalla facilità con cui gli atomi possono essere polarizzati. Gli atomi con masse più elevate hanno più elettroni e nuvole di elettroni più grandi, con elettroni che si disperdono più liberamente, portando a maggiori forze di dispersione. Più forti sono le forze, più energia è richiesta per interrompere le interazioni fra atomi vicini, con conseguenti punti di ebollizione più elevati.
Questo spiega anche perché un aumento della massa molare nella serie degli alcani si traduce in un corrispondente aumento dei punti di ebollizione e dei punti di fusione. Tuttavia, la massa molare da sola non determina la forza delle forze di dispersione. Nonostante abbiano la stessa massa, n-pentano e neopentano hanno punti di ebollizione diversi a causa delle loro forme diverse.
L'n-pentano lineare fornisce una superficie maggiore per interagire con le molecole vicine, mentre il neopentano sferico ha un'area superficiale minore e di conseguenza forze di dispersione ridotte. Questo porta a un inferiore punto di ebollizione. Quando si miscelano i liquidi anche le forze intermolecolari sono cruciali.
I liquidi di simile tipologia ed entità rispetto alle forze intermolecolari sono completamente solubili in ogni proporzione, o miscibili. Considerate l'etanolo e l'acqua, essi mostrano entrambi interazioni di legami idrogeno. Dopo la miscelazione, le molecole di etanolo possono formare legami idrogeno con le molecole di acqua, e i due liquidi sono completamente miscibili.
Al contrario, liquidi con diversi tipi e gradezze di forze intermolecolari sono insolubili o immiscibili. Considerate le molecole d'acqua polare, con forze di dispersione e di legame idrogeno, e le molecole di esano non polare, con solo forze di dispersione. Durante la miscelazione, l'esano forma lo strato superiore, e l'acqua forma quello inferiore.
Le forze di dispersione più deboli nell'esano non possono competere con i legami idrogeno più forti nell'acqua. Quindi, l'esano e l'acqua sono immiscibili.
Le forze intermolecolari sono forze attrattive che esistono tra le molecole. Dettano diverse propriet di massa, come punti di fusione, punti di ebolli…
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