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Tra le molecole si possono instaurare interazioni, che possono essere più o meno deboli, e che vanno ad influenzare le caratteristiche delle sostanze, in particolare lo stato fisico.

In generale si può dire che più le molecole sono piccole più è facile che si trovino allo stato gassoso, all'aumentare delle dimensioni si passa allo stato liquido e quindi allo stato solido; questo però accade se non si hanno forti interazioni intermolecolari. Infatti molecole piccole che hanno forti interazioni intermolecolari, possono essere a temperatura ambiente liquide o addirittura solide.

Le interazioni tra molecole sono di 3 tipi:

interazioni dipolo-dipolo indotto

interazioni dipolo-dipolo

legami Idrogeno

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L'interazione dipolo-dipolo indotto si instaura tra molecole che non possiedono un momento di dipolo permanente. È detta anche forza di London.
In una molecola gli elettroni in movimento in un dato istante possono trovarsi nello stesso luogo, provocando una distribuzione asimmetrica della carica elettronica; questa distribuzione asimmetrica induce in una molecola adiacente una analoga asimmetria.

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Le molecole dipolari, cioè quelle molecole che hanno un dipolo permanente, si dispongono le une rispetto alle altre in maniera tale che siano vicini i poli opposti.

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Il legame idrogeno si viene a formare tra molecole in cui un atomo di idrogeno è legato covalentemente ad un atomo fortemente elettronegativo, piccolo e con almeno un doppietto di non legame.

Sono esempi di tali molecole: H₂O, NH₃, HF.

Il legame idrogeno, dei tre legami intermolecolari visti, è il più forte; si indica con una linea tratteggiata che unisce l'atomo di idrogeno di una molecola con il doppietto elettronico dell'atomo più elettronegativo di un'altra molecola.

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Le proprietà dell'acqua dovute al legame idrogeno

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Le proprietà dell'acqua dovute al legame idrogeno

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Quando l'acqua solidifica, a causa del legame idrogeno, le molecole occupano una posizione molto ordinata, come mostrato in figura, in cui l e molecole dell'acqua sono molto distanti tra loro, molto di più che allo stato liquido. Questo fa sì che l'acqua allo stato solido abbia una densità minore rispetto all'acqua allo stato liquido (questo è il motivo per cui il ghiaccio galleggia sull'acqua).

Inoltre grazie al legame idrogeno si spiega l'elevata temperatura di ebollizione dell'acqua: infatti per trasformare l'acqua liquida in vapor acqueo, bisogna allontanare le molecole le une dalle altre, rompendo tutti i legami idrogeno che si sono formati.

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Si definisce SOLUZIONE un miscuglio omogeneo in cui la sostanza presente in maggiore quantità si definisce SOLVENTE, mentre la sostanza/sostanze presenti in minore quantità si definiscono SOLUTO/SOLUTI.

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Quando si parla di soluzione, ovvero un miscuglio composto da due o più componenti, è utile conoscere il rapporto tra le relative quantità.
In chimica infatti non ha senso parlare di soluzione diluite o concentrate ma occorre specificare in maniera più precisa tale rapporto.
Esistono diversi metodi per misurare la concentrazione in chimica, tra questi quelli che studieremo sono i seguenti:

percentuale in massa

percentuale in volume

percentuale massa su volume

molarità

normalità

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Si calcola il rapporto tra la massa del soluto e la massa della soluzionee lo si moltiplica per 100:

% m/m =  massa soluto (g) / massa soluzione (g) x 100

# data[].attributes.body
Si calcola il rapporto tra il volume del soluto e il volume della soluzione e lo si moltiplica per 100:

% V/V =  volume soluto (ml) / volume soluzione (ml) x 100

# data[].attributes.body
Si calcola il rapporto tra la massa del soluto e il volume della soluzione e lo si moltiplica per 100:

% m/V =  massa soluto (g) / volume soluzione (ml) x 100

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MOLE= quantità di sostanza che contiene sempre lo stesso numero di particelle. Con il termine particelle si intende atomi, molecole o ioni.
L'unità di misura della mole è mol. Il simbolo che rappresenta la mole è la n.

Per calcolare la mole si utilizzano le seguenti formule:

n = m /MM

dove           m = massa (g)
MM = massa molare (g/mol)

MM si calcola sommando le masse atomiche, che si trovano sulla tavola periodica, opportunamente moltiplicate per i coefficienti, che rappresentano il numero di atomi presenti in ogni molecola]

formula inversa:         m= n * MM

n = N / N A

dove
N = numero particelle (atomi, molecole o ioni)
N A = numero di Avogadro (6.022 *10²³) ovvero il numero di particelle contenute in una mole

formula inversa: N = n * NA

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M = n / V

dove:
M= molarità [mol/l]
n = moli [mol]
V = volume soluzione [l]

# data[].attributes.body
b = n / m

dove:
b = molalità [mol / Kg]
n = mol [mol]
m = massa solvente [kg]

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N = ne / V
dove:
N = normalità [equivalenti/l]
ne = numero di equivalenti
V = soluzione [l]

Il numero di equivalenti si ottiene dalla seguente formula:

ne = m / ME

dove ME è la massa equivalente che si ottiene dalla seguente relazione:

ME = MM / eq

gli eq, equivalenti, dipendono dal tipo di reazione che sta avvenendo:

se la reazione è una reazione acido-base: eq = numero di H⁺ o OH ⁻ liberati in soluzione

se la reazione è un'ossido riduzione: eq = numero di elettroni scambiati

se si ha una dissociazione di un sale eq = numero di cariche positive o negative prodotte dalla dissociazione

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Si definisce SOLUBILITA' la massima quantità di sostanza che riesco a dissolvere in una determinata quantità di solvente ad una determinata temperatura.

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Quando si forma una soluzione, le molecole di solvente circondano le molecole di soluto; tale fenomeno viene detto SOLVATAZIONE.
La solvatazione si ha ogni volta che ci sono delle attrazioni tra soluto e solvente.

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Nel caso il solvente sia l'acqua non si parla di solvatazione ma di IDRATAZIONE.

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L'ACQUA E I COMPOSTI MOLECOLARI POLARI NON IONIZZABILI

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L'ACQUA E I COMPOSTI MOLECOLARI POLARI NON IONIZZABILI

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I composti molecolari polari non ionizzabili (non trasformabili in ioni) sono quelle molecole al cui interno sono presenti legami covalenti principalmente polari; tra queste molecole si instaurano interazioni dipolo-dipolo.
L'acqua riesce a rompere queste interazioni tra molecole e così queste molecole si disperdono nell'acqua. Sono molecole neutre perciò non conducono la corrente elettrica.
Un esempio di molecole di questo tipo è lo zucchero:

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L'ACQUA E I COMPOSTI MOLECOLARI POLARI IONIZZABILI

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L'ACQUA E I COMPOSTI MOLECOLARI POLARI IONIZZABILI

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I composti molecolari polari ionizzabili (cioè in grado di formare ioni nonostante non siano presenti nella molecola stessa) sono quelle molecole in cui sono presenti legami covalenti polari.
L'acqua riesce a rompere questi legami separando gli atomi presenti come ioni.
Questo fenomeno viene detto IONIZZAZIONE.
Queste soluzioni di conseguenza conducono l'elettricità.
Molecole di questo tipo sono ad esempio gli acidi.

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I composti ionici posti in acqua liberano gli ioni positivi e negativi presenti nella loro struttura cristallina.
Questo fenomeno viene detto DISSOCIAZIONE.
Le molecole di acqua si dispongono intorno agli ioni del sale in modo che la parziale carica positiva presente sull'idrogeno sia orientata verso lo ione negativo e viceversa per la parziale carica negativa presente sull'atomo di ossigeno.
Queste soluzioni conducono l'elettricità.

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Tutte le sostanze che in acqua formano ioni, per ionizzazione o dissociazione, vengono chiamati elettroliti, perché permettono il passaggio della corrente elettrica.