l'H2La molecola di acqua O è polare con legami idrogeno intermolecolari dipolo-dipolo. Poiché le molecole d'acqua si attraggono e formano legami, l'acqua mostra proprietà come un'elevata tensione superficiale e un elevato calore di vaporizzazione. Le forze intermolecolari sono molto più deboli delle forze intramolecolari che tengono insieme le molecole, ma sono ancora abbastanza forti da influenzare le proprietà di una sostanza. Nel caso dell'acqua, fanno sì che il liquido si comporti in modi unici e gli conferiscono alcune caratteristiche utili.
TL; DR (troppo lungo; non ho letto)
L'acqua ha forti forze intermolecolari dipolo-dipolo di legame idrogeno che conferiscono all'acqua un'elevata tensione superficiale e un elevato calore di vaporizzazione e che la rendono un forte solvente.
Molecole polari
Mentre le molecole hanno complessivamente una carica neutra, la forma della molecola può essere tale che un'estremità sia più negativa e l'altra più positiva. In tal caso, le estremità caricate negativamente attraggono le estremità caricate positivamente di altre molecole, formando legami deboli, A polar La molecola è chiamata dipolo perché ha due poli, più e meno, e i legami formati dalle molecole polari sono chiamati dipolo-dipolo obbligazioni.
La molecola d'acqua ha tali differenze di carica. L'atomo di ossigeno nell'acqua ha sei elettroni nel suo sottoguscio elettronico esterno dove c'è spazio per otto. I due atomi di idrogeno nell'acqua formano legami covalenti con l'atomo di ossigeno, condividendo i loro due elettroni con l'atomo di ossigeno. Di conseguenza, degli otto elettroni di legame disponibili nella molecola, due sono condivisi con ciascuno dei due atomi di idrogeno lasciandone liberi quattro.
I due atomi di idrogeno rimangono su un lato della molecola mentre gli elettroni liberi si raccolgono sull'altro lato. Gli elettroni condivisi rimangono tra gli atomi di idrogeno e l'atomo di ossigeno, lasciando esposto il protone di idrogeno caricato positivamente del nucleo. Ciò significa che il lato idrogeno della molecola d'acqua ha una carica positiva, mentre l'altro lato dove si trovano gli elettroni liberi ha una carica negativa. Di conseguenza, la molecola d'acqua è polare ed è un dipolo.
Legami di idrogeno
La forza intermolecolare più forte nell'acqua è uno speciale legame dipolo chiamato legame idrogeno. Molte molecole sono polari e possono formare legami bipolo-bipolo senza formare legami idrogeno o addirittura avere idrogeno nella loro molecola. L'acqua è polare e il legame dipolo che forma è un legame idrogeno basato sui due atomi di idrogeno nella molecola.
I legami idrogeno sono particolarmente forti perché l'atomo di idrogeno in molecole come l'acqua è un piccolo protone nudo senza guscio elettronico interno. Di conseguenza, può avvicinarsi alla carica negativa del lato negativo di una molecola polare e formare un legame particolarmente forte. In acqua, una molecola può formare fino a quattro legami idrogeno, con una molecola per ogni atomo di idrogeno e con due atomi di idrogeno sul lato negativo dell'ossigeno. Nell'acqua, questi legami sono forti ma si spostano, si rompono e si riformano costantemente per conferire all'acqua le sue proprietà speciali.
Legami ione-dipolo
Quando i composti ionici vengono aggiunti all'acqua, gli ioni carichi possono formare legami con le molecole d'acqua polari. Ad esempio, NaCl o sale da cucina è un composto ionico perché l'atomo di sodio ha ceduto il suo unico elettrone esterno all'atomo di cloro, formando ioni sodio e cloro. Quando disciolte in acqua, le molecole si dissociano in ioni sodio con carica positiva e ioni cloro con carica negativa. Gli ioni sodio sono attratti dai poli negativi delle molecole d'acqua e lì formano legami ione-dipolo, mentre gli ioni cloro formano legami con gli atomi di idrogeno. La formazione di legami ione-dipolo è una ragione per cui i composti ionici si dissolvono facilmente in acqua.
Gli effetti delle forze intermolecolari sulle proprietà dei materiali
Le forze intermolecolari e i legami che producono possono influenzare il comportamento di un materiale. Nel caso dell'acqua, i legami idrogeno relativamente forti tengono insieme l'acqua. Due delle proprietà risultanti sono un'elevata tensione superficiale e un elevato calore di vaporizzazione.
La tensione superficiale è elevata perché le molecole d'acqua lungo la superficie dell'acqua formano legami che creano una sorta di pellicola elastica sulla superficie, che consente alla superficie di sostenere un po' di peso e di tirare le gocce d'acqua in tondi forme.
Il calore di vaporizzazione è elevato perché, una volta che l'acqua raggiunge il punto di ebollizione, le molecole d'acqua sono ancora legate e rimangono liquide finché non viene aggiunta energia sufficiente per rompere i legami. I legami basati su forze intermolecolari non sono forti quanto i legami chimici, ma sono comunque importanti per spiegare come si comportano alcuni materiali.