Unità didattica:
Forze intermolecolari –
legame a idrogeno
Classe: III
Scuola: Liceo Scientifico
Legami intermolecolari
•Sono legami che si formano tra atomi appartenenti a molecole
differenti  da evidenziare la differenza con i legami intramolecolari,
che si formano tra atomi appartenenti alla stessa molecola o ad un unico
reticolo cristallino
•Sono forze di natura elettrostatica
•Impediscono alle molecole di una sostanza di essere indipendenti tra di
loro: senza di essi non esisterebbero sostanze molecolari allo stato
solido, come lo zucchero, o liquido, come l’acqua  perché le singole
molecole si allontanerebbero le une dalle altre come nei gas rarefatti
•Sono considerati legami deboli se confrontati con i legami
intramolecolari, definiti legami forti
•I legami intermolecolari si suddividono in:
 forze dipolo-dipolo
 forze di dispersione (tra molecole non polari)
 legame idrogeno
Valori delle energie di legame
Energia necessaria per rompere un numero di Avogadro di legami di
un certo tipo (presenti in una mole di una sostanza in fase gassosa)
Tipi di interazioni
Interazioni intramolecolari:
Energia di legame
(KJ/mol)
a) Legame ionico
100 - 1000
Legami
b) Legame covalente
100 - 1000
forti
Interazioni intermolecolari:
a) Forze dipolo-dipolo
forze di
b) Forze dipolo indotto- van der Waals
dipolo indotto
c) Legame a idrogeno
1 - 10
0.1 - 1
(forze di London)
Legami
deboli
10 - 40
Interazioni dipolo - dipolo
(forze di orientazione)
Sono attrazioni elettrostatiche che si originano tra le parti parzialmente
positive (δ+) e le parti parzialmente negative (δ-) di molecole polari contigue
(dipoli permanenti)
Si forma una rete di interazioni
a corto raggio (cioè
significative solo tra molecole
molto ravvicinate)
Interazioni dipolo – dipolo indotto
Una molecola polare può indurre un dipolo in
una molecola non polare; anche un’attrazione
di questo tipo è significativa solo per
molecole molte ravvicinate (1/r7)
Interazioni dipolo indotto – dipolo indotto (forze di
London)
Legame tra molecole non polari; avviene quando una molecola apolare, per
un istante, diventa polare (dipolo temporaneo)
•Il moto degli elettroni è disordinato e casuale e si può creare una
asimmetria nella nuvole elettronica della molecola
•Nella frazione infinitesima di tempo in cui esiste, il dipolo temporaneo
induce la polarizzazione di una molecola contigua (dipolo indotto), poiché
respinge o attrae i suoi elettroni
Sono interazioni molto deboli e hanno durata brevissima ma si formano
continuamente tra le molecole e permettono a molti gas e ai gas nobili di
liquefare (a basse T o alte P). Esempio: H2, O2, CO2, N2, F2, Cl4C
Proprietà fisiche delle molecole sulle quali agiscono
le interazioni di van der Waals e forze di London
•Le sostanze con molecole polari possiedono punti di fusione e di
ebollizione più alti rispetto alle sostanze costituite da molecole non
polari; pertanto, sono spesso solide o liquide a temperatura ambiente.
Es: acetone (polare) = pb 56.2 °C; 2-metilpropano (apolare) = pb -11.7 °C
•Negli idrocarburi il punto di fusione e di ebollizione aumenta
all’aumentare degli atomi di C  aumentano le dimensioni molecolari e
perciò gli elettroni di valenza possono essere più facilmente spostati e
danno un maggior contributo alla polarizzabilità  maggiori sono le
forze di London
•Anche la forma della molecola gioca un ruolo nel determinare l’entità
delle forze intermolecolari  più le molecole sono allungate e sottili, più
si possono avvicinare, aumentano i punti di contatto e quindi le forze
intermolecolari
Legame a idrogeno
Può essere considerato come un’interazione dipolo-dipolo particolarmente
intensa, che si instaura tra un atomo di idrogeno appartenente ad un
dipolo (H
X) e un atomo elettronegativo di un’altra molecola polare.
Rappresentazione del legame a idrogeno
X-H…Y
X e Y = F, O, N
H
X a……. Y
Perché il legame a idrogeno è più forte delle forze
di van der Waals e delle forze di London?
•Accentuata polarità del legame HX
•Piccole dimensioni di H
Provocano una forte concentrazione della carica positiva
I legami a idrogeno più forti sono quelli in cui X è N, O, F, cioè atomi
piccoli e molto elettronegativi
Le sostanze che hanno le interazioni più intense, come H2O, HF e NH3,
hanno punti di fusione e di ebollizione particolarmente alti
Le molecole polari che possono fare legami idrogeno sono più alto-bollenti
delle molecole polari che possono fare solo forze dipolo-dipolo o molecole
che possono fare solo forze di dispersione
Legame a idrogeno e proprietà fisiche
A temperatura ambiente:
H2O liquida
H
O
H2S gassoso
H
H
S
H
Associazione molecolare nell’ H2O liquida
H
H
O
O
H
H
O
H
H
Legame a ponte di idrogeno
Anomalia della struttura del ghiaccio
Densità inferiore all’acqua liquida
d (H2Osolida) = 0,9163 g/cm3
d (H2Oliquida) = 1,000 g/cm3
Struttura aperta del
ghiaccio
Solubilità nell’acqua di composti
contenenti O, N e F
H
H - N …….H - O
H
ammoniaca
H
CH3 - O ….H - O
H
alcol metilico
Le vitamine idrosolubili possono fare legami H perché
possiedono tanti gruppi OH  solubili in acqua
Zuccheri solubili in acqua perché hanno tanti gruppi OH 
fanno legami idrogeno
H
Legame a idrogeno nelle proteine
Legami
a idrogeno
in una aelica
Legame a idrogeno nelle proteine
Legami
a idrogeno
in un foglietto 
Legame a idrogeno nel DNA