Le forze intermolecolari (FMI) sono attrazioni elettrostatiche derivanti dalle interazioni carica-carica tra molecole. La forza della forza intermolecolare è influenzata dalla distanza di separazione tra molecole. Le forze influenzano significativamente le interazioni in solidi e liquidi, dove le molecole sono vicine tra loro. Nei gas, gli IMF diventano importanti solo in condizioni di alta pressione (a causa della vicinanza di molecole di gas). Le forze intermolecolari dettano le proprietà fisiche delle sostanze, come il loro punto di fusione, il punto di ebollizione, la densità e gli entalpie di fusione e vaporizzazione. Quando un liquido viene riscaldato, l’energia termica acquisita dalle sue molecole supera gli IMF che li tengono in posizione e il liquido bolle (si converte nello stato gassoso). I punti di ebollizione e i punti di fusione dipendono dal tipo e dalla forza delle forze intermolecolari. Ad esempio, un liquido ad alta ebollizione, come l’acqua (H2O, b.p. 100 °C), presenta forze intermolecolari più forti rispetto a un liquido a bassa ebollizione, comel’esano(C 6 H14, b.p. 68.73 °C).
Mentre le forze intermolecolari esistono tra molecole, le forze intramolecolari esistono all’interno delle molecole e tengono insieme gli atomi in una data molecola. Le forze intramolecolari mantengono intatta una molecola; un cambiamento nello stato di una sostanza non influisce sulle interazioni intramolecolari. Ad esempio, sebbene lo scioglimento del ghiaccio interrompa parzialmente le forze intermolecolari tra molecole solide H2O, riorganizzandole e convertendo il ghiaccio in acqua liquida, non scompone le singole molecole di H2O.
Le forze intramolecolari possono essere di natura ionica, covalente o metallica.
Gli atomi guadagnano (non metalli) o perdono elettroni (metalli) per formare ioni (anioni e formazioni) con configurazioni di elettroni particolarmente stabili. I composti composti da ioni sono chiamati composti ionici (o sali), e i loro ioni costituenti sono tenuti insieme da legami ionici: forze elettrostatiche di attrazione tra formazioni e anioni caricati in modo opposto. Ad esempio, il cloruro di magnesio (MgCl2)è un composto ionico composto da formazioni di magnesio e anioni cloruro tenuti insieme da forti legami ionici.
Un legame covalente (non polare o polare) si forma quando gli elettroni sono condivisi tra gli atomi e si forma una molecola. I legami covalenti non polari sorgono quando gli atomi condividono gli elettroni allo stesso modo, come nell’idrogeno (H2). I legami covalenti polari si formano a causa della disparità di condivisione degli elettroni; un atomo esercita una forza di attrazione più forte sugli elettroni rispetto all’altro. Un esempio è il cloruro di idrogeno, HCl.
Solidi metallici come cristalli di rame, alluminio e ferro sono formati da atomi metallici. Gli atomi all’interno di un tale solido metallico sono tenuti insieme da una forza unica nota come incollaggio metallico che dà origine a molte proprietà di massa utili e varie.
Le forze intermolecolari sono molto più deboli rispetto alle forze intramolecolari. Ad esempio, per superare gli IMF in una talpa di HCl liquido e convertirlo in HCl gassoso richiede solo circa 17 kilojoule. Tuttavia, per rompere i legami covalenti tra l’idrogeno e gli atomi di cloro in una talpa di HCl richiede circa 25 volte più energia, che è di 430 kilojoule.
Questo testo è adattato da Openstax, Chemistry 2e, Chapter 10: Liquids and Solids.
