FORZE DI VAN DER WAALS

Le forze di Van der Waals sono forze di interazione intermolecolari note anche come legami deboli, di natura elettrostatica , attrattive o repulsive a seconda delle distanze tra le particelle, secondo il modello di Lennard-Jones ( sono attrattive per lunghe distanze tra molecole, repulsive a corto raggio) , e nonostante siano diverse dai legami chimici anche dal punto di vista energetico, sono fondamentali perchè influenzano drammaticamente le caratteristiche chimico-fisiche delle sostanze allo stato condensato.

Allo stato gassoso infatti avremmo bisogno di abbassare la temperatura e/o aumentare la pressione per far si che  queste forze possano vincere l’energia cinetica responsabile delle tipiche caratteristiche dello stato aereiforme: è il motivo per cui, ad esempio, possiamo ottenere la liquefazione dell’ossigeno O2 apolare anche a temperature superiori allo zero assoluto.

E’ una classe di interazioni che comprende tre casi: le forze di interazione tra dipoli permanenti (forze di Keesom, con effetto orientazione) , forze dipolo-dipolo indotto ( o forze di Debye, con effetto induzione) e infine le forze dipolo temporaneo -dipolo indotto (o forze di dispersione di London).

 

Un caso interessante da analizzare è quello dello I2 . A temperatura e pressione ambiente si tratta di un solido abbastanza soffice e sfaldabile , caratteristiche determinate dalle deboli interazioni che abbiamo tra le  molecole di I2 , interazioni di natura elettrostatica nonostante la apolarità dello iodio. Vediamo come è possibile.

In una molecola apolare il momento di dipolo µ è nullo come valore medio nel tempo, perchè è simmetrica la distribuzione delle cariche elettriche. Ma se andassimo idealmente a fotografare la distribuzione della nuvola elettronica istante per istante, troveremmo senza dubbio un momento in cui il baricentro delle cariche negative e quello delle cariche positive non coincidono. Non c’è da sorprendersi visto il moto frenetico degli elettroni attorno al nucleo.

Esistono pertanto delle fluttuazioni nella distribuzione della nube elettronica che rendono momentaneamente polare (con µ≠0) una molecola che è mediamente apolare.

Per tal motivo sono possibili interazioni, seppur deboli, anche tra molecole apolari.

Chimitutor -10 Maggio 2017