Capitolo 11 - Le forze molecolari, i liquidi e i solidi

Question 1

forze intermolecolari

Answer 1

forze che si instaurano tra le molecole
responsabili del comportamento non ideale dei gas
influenza ancora maggiore negli stati condensati
responsabili della maggior parte delle proprietà della materia
sono più deboli delle forze intramolecolari

Question 2

forze intramolecolari

Answer 2

tengono insieme gli atomi all’interno di una molecola

stabilizzano le singole molecole

Question 3

forze di van der waals

Answer 3

i diversi tipi di forze intermolecolari: forze dipolo-dipolo, dipolo-dipolo indotto, forze di dispersione
legami a idrogeno non sono forze di van der waals ma sono una categoria a parte

Question 4

forze dipolo-dipolo

Answer 4

forze tra molecole polari, cioè tra molecole che possiedono momenti di dipolo
origine elettrostatica
spiegate in base alla legge di coulomb
(maggiore è il momento di dipolo, maggiore è la forza)

Question 5

forze ione-dipolo

Answer 5

sono in grado di indurre un’attrazione reciproca tra uno ione (sia catione che anione) e una molecola polare
la forza dipende dalla carica e dalla dimensione dello ione e dalla misura del momento di dipolo e della dimensione della molecola
le cariche sui cationi sono generalmente più concentrate di conseguenza interagisce più efficacemente con un dipolo (es. idratazione)

Question 6

dipolo indotto

Answer 6

la separazione delle cariche positive e negative dell’atomo (o molecola apolare) è dovuta alla vicinanza di uno ione o di una molecola polare - l’interazione attrattiva tra uno ione e il dipolo indotto è detta interazione ione-dipolo indotto

Question 7

polarizzabilità

Answer 7

la facilità con cui la distribuzione elettroni nell’atomo (o molecola) può essere deformata (maggiore è il numero di elettroni più ampiamente è diffusa la nube elettronica nell’atomo (o molecola), maggiore è la sua polarizzabilità
permette ai gas costituiti da atomi o molecole apolari di condensare

Question 8

dipolo istantaneo

Answer 8

a ogni istante è come se l’atomo avesse un momento di dipolo creato dalle specifiche posizioni degli elettroni - dura appena una piccola frazione di secondo

Question 9

forze di dispersione

Answer 9

forze attrattive che si instaurano a seguito di dipoli temporanei introdotti in atomi o molecole (es. a temperature molto basse e velocità atomiche ridotte le forze di dispersione risultano abbastanza forti da tenere insieme gli atomi di He, inducendo la condensazione del gas)
aumentano solitamente all’aumentare della massa molecolare
massa maggiore spesso significa aromo più grande, la cui distribuzione elettronica è perturbata più facilmente, perché gli elettroni più esterni sono attratti più debolmente dal nucleo

Question 10

interpretazione quantomeccanica dei dipoli temporanei

Answer 10

London dimostrò come l’intensità di questa interazione attrattiva sia direttamente proporzionale alla polarizzabilità dell’atomo o molecola

Question 11

legame idrogeno

Answer 11

tipo particolarmente forte di attrazione intermolecolare
tipo di interazione dipolo-dipolo tra l’atomo di idrogeno coinvolto in un legame polare, come N–H, O–H o F–H, e un atomo elettronegativo O, N o F
ha un forte effetto sulle strutture e le proprietà di molti composti
la forza è determinata dall’interazione coulombiana tra la coppia elettronica solitaria dell’atomo elettronegativo e il nucleo dell’atomo di idrogeno

Question 12

forza repulsiva

Answer 12

l’intensità della forza repulsiva aumenta molto velocemente al diminuire della distanza che separa le molecole allo stato condensato

Question 13

struttura e proprietà dell’acqua

Answer 13

calore specifico elevato
può assorbire una considerevole quantità di calore, mentre la sua temperatura aumenta di poco
la sua forma solida è meno densa di quella liquida
le molecole d’acqua sono legate insieme in un reticolo esteso nelle tre dimensioni in cui ciascun atomo di ossigeno è legato, con geometria approssimativamente tetraedrica, a quattro atomi di idrogeno, due mediante legame covalente e altri due con legami a idrogeno
la struttura tridimensionale altamente ordinata del ghiaccio impedisce alle molecole di avvicinarsi troppo l’una all’altra
da 0°C a 4°C l’intrappolamento prevale e l’acqua diviene progressivamente più densa
sopra i 4°C l’espansione termica predomina e la densità dell’acqua diminuisce all’aumentare della temperatura

Question 14

solido cristallino

Answer 14

un solido cristallino possiede un ordine ben definito e a lungo raggio; i suoi atomi, molecole o ioni occupano posizioni specifiche (es. ghiaccio) - disposizione tale da minimizzare le forze attrattive intermolecolari

Question 15

cella elementare

Answer 15

unità strutturale ripetitiva di un solido cristallino - ogni solido cristallino può essere descritto mediante uno dei sette tipi di celle elementari - ogni cella elementare quando viene ripetuta nelle tre dimensioni dello spazio, dà luogo alla caratteristica struttura reticolare del solido cristallino

Question 16

punto reticolare

Answer 16

il punto reticolare non contiene effettivamente un atomo, o uno ione o una molecola, ci possono essere diversi atomi, ioni o molecole disposti in modo identico intorno a ciascun punto reticolare

Question 17

numero di coordinazione

Answer 17

il numero di atomi (o ioni) che circondano un atomo (o ione) in un reticolo cristallino

Question 18

cristalli ionici

Answer 18

sono costituiti da ioni tenuti insieme da legami ionici
la struttura dipende dalle cariche sul catione e sull’anione e dai loro raggi
(es. cloruro di sodio)
elevati punti di fusione, indice di intense forze coesive che tengono insieme gli ioni
non conducono elettricità
allo stato fuso o disciolti in acqua, gli ioni sono liberi di muoversi e il liquido risultante è un buon conduttore elettrico

Question 19

cristalli molecolari

Answer 19

sono costituiti da atomi o molecole tenuti insieme da forze di van der waals e/o legami a idrogeno
(es. diossido di zolfo solido)
sono impaccate tanto quanto è permesso dalla loro forma e dimensione
forze di van der waals e i legami idrogeno sono generalmente abbastanza deboli, i cristalli sono sgretolabili molto più facilmente di quelli ionici e covalenti

Question 20

cristalli covalenti

Answer 20

gli atomi sono tenuti insieme esclusivamente da legami covalenti in un reticolo tridimensionale esteso
non ci sono singole molecole come nei solidi molecolari
(es. diamante e grafite)
diverse caratteristiche rispetto alla configurazione elettronica dell’elemento

Question 21

cristalli metallici

Answer 21

ciascun punto reticolare in un cristallo è occupato da un atomo dello stesso metallo
in un metallo gli elettroni sono distribuiti (o delocalizzati) sull’intero cristallo
gli atomi metallici in un cristallo si possono immaginare come una sequenza di ioni positivi immersi in un mare di elettroni di valenza delocalizzati
grande forza coesiva che deriva dalla delocalizzazione è all’origine della resistenza del metallo, che aumenta all’aumentare del numero di elettroni coinvolti nel legame
la mobilità degli elettroni delocalizzati fa sì che i metalli siano buoni conduttori di calore e di elettricità
i solidi sono prevalentemente stabili

Question 22

solidi amorfi

Answer 22

non sono caratterizzati da un arrangiamento ben definito e da un ordine molecolare a lungo raggio - sono privi di una regolare disposizione degli atomi nelle tre dimensioni (es. vetro)

Question 23

fase

Answer 23

una parte omogenea del sistema in contatto con altre parti dello stesso sistema, ma separata da esse da un contorno ben definito

Question 24

passaggi di stato

Answer 24

trasformazioni da una fase all’altra - avvengono quando viene sottratta o somministrata energia - sono variazioni fisiche caratterizzate da cambiamenti nell’ordine molecolare

Question 25

vaporizzazione (sulla superficie, evaporazione)

Answer 25

a una data temperatura, un certo numero di molecole nel liquido possiede energia cinetica sufficiente per fuggire dalla superficie

Question 26

condensazione

Answer 26

all’aumentare della concentrazione delle molecole nella fase vapore, alcune di queste ritornano alla fase liquida

Question 27

equilibrio dinamico

Answer 27

la velocità di un processo è esattamente bilanciata dalla velocità del processo inverso

Question 28

tensione di vapore dell’equilibrio

Answer 28

la pressione del vapore misurata al punto di equilibrio dinamico tra condensazione ed evaporazione - è la massima pressione di vapore che un liquido possa avere a una data temperatura e che è costante a temperatura costante

Question 29

calore molare di vaporizzazione

Answer 29

energia necessaria per vaporizzare una mole di liquido - è direttamente collegato all’intensità delle forze intermolecolari che si instaurano in un liquido

Question 30

temperatura di ebollizione

Answer 30

temperatura alla quale la tensione di vapore di un liquido è uguale alla pressione esterna - la temperatura normale di ebollizione di un liquido è il punto di ebollizione quando la pressione esterna è 1 atm - dipende dalla tensione di vapore del liquido ed è direttamente collegato al calore molare di vaporizzazione

Question 31

temperatura critica

Answer 31

sopra questa temperatura la sua sua forma gassosa non può essere liquefatta, indipendentemente dall’entità della pressione esercitata

Question 32

pressione critica

Answer 32

la pressione minima che deve essere esercitata per ottenere la liquefazione alla temperatura critica

Question 33

punto di fusione

Answer 33

una coppia di valori pressione e temperatura alla quale la fase solida e quella liquida coesistono in equilibrio tra loro - la temperatura di fusione normale di una sostanza è la temperatura di fusione misurata alla pressione di 1 atm

Question 34

calore (o entalpia) molare di fusione

Answer 34

energia necessaria per fondere una molecola di un solido

Question 35

sublimazione

Answer 35

il processo in cui le molecole passano direttamente dalla fase solida a quella vapore

Question 36

brinamento (o deposizione)

Answer 36

passaggio diretto da vapore a solido

Question 37

calore (o entalpia) molare di sublimazione

Answer 37

energia per sublimare 1 mole di un solido

Question 38

diagramma di stato

Answer 38

le condizioni per le quali una sostanza può esistere nella forma di solido, liquido o gas - si possono individuare delle regioni che corrispondono a una specifica fase della sostanza - le curve che separano le diverse regioni definiscono i valori di P e T per cui le due fasi sono in equilibrio tra loro - ci permettono di prevedere le variazioni dei punti di fusione e di ebollizione a patto di considerare sull’asse delle ascisse non la pressione parziale della sostanza in fase vapore a una data temperatura, ma la pressione esterna complessiva

Question 39

punto critico

Answer 39

la curva liquido-vapore termina nel punto critico che delimita lo stato critico della materia

Question 40

fluido supercritico

Answer 40

le densità di eguaglieranno nel punto critico e per pressioni e temperature superiori a pressione critica e temperatura critica si avrà una nuova fase con prorpietà intermedie

Question 41

punto triplo

Answer 41

individua una coppia di valori di temperatura e pressione in corrispondenza dei quali si hanno in equilibrio tutte e tre le fasi