interazione tra forze e stato fisico della materia
punti fissi e loro interpretazione
i diversi stati fisici della materia si possono considerare dovuti all'effetto di due forze contrastanti o in equilibrio: 1-forza di disgregazione collegata alla energia cinetica delle particelle(atomo,molecole,ioni) variabile in funzione della temperatura 2-forza di coesione tra le particelle dovuta alle forze intermolecolari variabili con la natura chimica delle molecole, con i legami chimici presenti nelle molecole (forze elettrostatiche,forze deboli di dispersione..legami H..) 3-se prevale la forza di coesione,lo stato fisico risulta solido se prevale la energia cinetica,lo stato risulta aeriforme se si equivalgono energia cinetica e forza coesiva,lo stato risulta liquido 4-a parità di energia cinetica lo stato fisico dipende dalla diversa forza di coesione,in funzione della diversa natura delle sostanze 5-restando costante la forza di coesione,se si aumenta la temperatura aumenta la energia cinetica e quindi si può arrivare ad un cambiamento di stato fisico;avviene l'inverso se si riduce la energia cinetica abbassando la temperatura *********************************************************************** HCl...HCl molecole polari,sono dei dipoli,ma la forza di attrazione elettrostatica risulta inferiore alla energia cinetica alla temperatura ambiente di 25°C:di conseguenza lo stato fisico risulta aeriforme comprimendo il gas(obbligando le molecole a restare più vicine(in modo da aumentare l'effetto di attrazione) e riducendo la energia cinetica abbassando la temperatura, si può passare allo stato fisico liquido abbassando ulteriormente la temperatura e quindi la energia cinetica si può passare anche allo stato fisico solido.
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H2O...H2O molecole polari,sono dei dipoli più forti di HCl e la forza di attrazione tra cariche opposte risulta maggiore della energia cinetica alla temperatura ambiente di 25°C:inoltre si possono formare anche legami a idrogeno che favoriscono il mantenimemto dell'unione tra le molecole:liquido (con possibilità di spostamento delle molecole e rottura e formazione di legami intermolecolari continua) abbassando la temperatura si riduce ulteriormente la energia cinetica e le molecole rimangono stabilmente unite:solido
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H2S...H2S molecole polari,sono dei dipoli più deboli di H2O e la forza di attrazione tra cariche opposte risulta minore della energia cinetica alla temperatura ambiente di 25°C:inoltre non si possono formare legami a idrogeno (essendo S poco elettronegativo):gassoso abbassando la temperatura si riduce ulteriormente la energia cinetica e le molecole possono unirsi im modo labile ma continuo:liquido
si comporta come HCl perchè dipolo poco intenso ********************************************************************
Na-Cl ioni positivi Na+ e ioni negativi Cl- alla temperatura ambiente di 25°C sono fortemente uniti per interazione elettrostatica tra ioni opposti: energia cinetica inferiore ad attrazione elettrostatica: stato solido,spazialmente ordinato,cristallino aumentando la temperatura aumenta anche la energia cinetica vibrazionale fino a superare quella di attrazione:passaggio allo stato liquido(fusione)
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azione di forze deboli(di London o di dispersione) in molecole neutre
H2...H2 molecole di idrogeno,neutre non esiste alcuna attrazione elettrostatica anche se le molecole si avvicinano nel loro movimento rimangono slegate:tuttavia abbassando molto la temperatura e quindi la energia cinetica e obbligando con la compressione le molecole a restare fisicamente ravvicinate,il gas può passare allo stato liquido,con necessaria comparsa di forze intermolecolari:origine delle forze? gli elettroni di legame sono normalmente disposti in modo simmetrico tra i due atomi:non compare alcuna carica elettrica sulla molecola:ma può avvenire che casualmente e in modo labile si abbia uno spostamento temporaneo degli elettroni di legame verso un atomo piuttosto che verso l'altro:comparirà quindi una debole carica elettrica negativa su una estremità della molecola e una positiva sull'altra estremità:nasce un dipolo spontaneo(molto debole) tale dipolo può indurre la comparsa di altri dipoli indotti in molecole molto ravvicinate e così a catena si possono avere molti deboli dipoli nella massa neutra originaria: abbassando la energia cinetica e ravvicinando le molecole trasformate in dipoli,la attrazione debole può tuttavia produrre il suo effetto e trasformare il gas in liquido nota:questa interpretazione spiega perchè in ambiente normale H2..O2..N2..Cl2..CO2..H2..Rn ecc.(tutte molecole non polari) esistono in forma gassosa:si possono tuttavia rendere liquidi mediante opportuno raffreddamento unito a compressione
interpretazione dei diversi punti fissi per sostanze di diversa natura (temperatura di ebollizione,di fusione di sostanze pure) 1-la fusione(passaggio dallo stato solido a quello liquido mediante assorbimento di calore) avviene,per ogni sostanza pura,a una temperatura caratteristica della sostanza,e quindi corrispondente a una specifica energia cinetica (effetto disgregatore) 2-se sostanze di natura diversa presentano diverse forze di coesione sarà necessaria una equivalente energia cinetica( e quindi temperatura) per vincere le forze interparticellari di intensità variabile in funzione della diversa intensità (funzione della natura della sostanza) 3-per questo ogni sostanza pura presenta una specifica temperatura di fusione:temperatura che assicura una energia cinetica equivalente alle diverse intensità delle forze di attrazione interparticellari