Cosa sono le forze dipole?

Le forze dipolo descrivono una forma di interazione che può verificarsi tra le molecole. Come i magneti, le molecole sono spesso polari; hanno cariche positive e negative su diversi lati in base alla loro struttura molecolare. La parte positiva di una molecola può attrarre la parte negativa di un'altra, riunendole insieme. Esistono due diversi tipi di forze dipolo; alcuni sono permanenti e alcuni durano solo per un istante. Entrambi i tipi hanno un impatto significativo sulle interazioni tra molecole.

Le forze di dipolo temporanee e istantanee sono note come forze di dispersione di Londra. Gli elettroni negli atomi sono molto mobili e possono allinearsi in modo tale che si verifichi un dipolo temporaneo, o separazione di cariche positive e negative. Quando ciò accade a più molecole contemporaneamente, possono verificarsi brevi forze attrattive o repulsive. Questo processo si basa sulla probabilità che la disposizione degli elettroni in un dato atomo o molecola esisterà in un modo specifico in un momento specifico. Le forze di dispersione di Londra, nonostante la loro relativa rarità in singoli atomi e molecole, sono significative perché l'enorme numero di atomi o molecole tipicamente presenti in una data sostanza garantisce quasi che almeno alcuni di loro interagiranno attraverso dipoli istantanei.

Le forze permanenti di dipolo sono note come interazioni dipolo-dipolo o interazioni di Keesom ed esistono tra molecole polari. Una molecola tende ad avere un dipolo permanente quando è composta da atomi con valori di elettronegatività diversi. L'elettronegatività è una proprietà di atomi o molecole che descrive la loro capacità di attrarre elettroni verso se stessi e formare legami con altri atomi o molecole. Quando atomi con diversi valori di elettronegatività si legano e formano molecole, tendono ad avere cariche permanenti e diverse su parti diverse delle loro strutture. Quando le molecole con dipoli permanenti sono vicine ad altre molecole con dipoli permanenti, ci sono molte interazioni attraenti e repulsive tra le parti polari delle molecole.

I legami idrogeno sono un terzo tipo di interazione intermolecolare causata da forze dipolo e sono un'altra forma di interazioni dipolo permanenti. Possono verificarsi solo tra idrogeno e un altro atomo, da cui il nome. L'altro atomo può essere ossigeno, fluoro o azoto. I legami idrogeno sono essenzialmente una forma più forte di interazioni dipolo-dipolo.

I legami idrogeno sono probabilmente il più importante dei diversi tipi di forze dipolo a causa dei loro effetti sull'acqua. Le molecole d'acqua sono molto polari a causa delle loro disposizioni di elettroni e tendono a mostrare una grande quantità di legame idrogeno. Gli atomi di idrogeno su una molecola d'acqua possono interagire con gli atomi di ossigeno su altre molecole d'acqua. Questo grado di attrazione offre all'acqua molte delle proprietà necessarie per il suo ruolo vitale nell'ambiente terrestre, come la coesione e un alto punto di ebollizione. Ci vuole una quantità significativa di energia per superare i legami idrogeno, il che conferisce molta stabilità in un ambiente che è principalmente costituito da acqua.