Esercizi: Forze intermolecolari

Indica la forza intermolecolare predominante tra le molecole nelle seguenti sostanze pure:

1. a) $\mathrm{CH_4}$ e $\mathrm{HCl}$.
2. b) $\mathrm{H_2O}$ e $\mathrm{CH_3OH}$.

Le temperature di ebollizione di alcuni alogeni sono: $\mathrm{F_2}$ $-188\text{ °C}$; $\mathrm{Cl_2}$ $-34\text{ °C}$; $\mathrm{Br_2}$ $59\text{ °C}$; $\mathrm{I_2}$ $184\text{ °C}$.

1. a) Indica il tipo di forza intermolecolare presente.
2. b) Spiega l'andamento osservato in funzione della polarizzabilità e della massa molare.

Spiega che cosa è un legame a idrogeno.

1. a) Indica quali condizioni devono essere soddisfatte da una molecola per formarlo.
2. b) Dì quale tra $\mathrm{CH_4}$, $\mathrm{NH_3}$ e $\mathrm{CH_3Cl}$ può formare legami a idrogeno con molecole identiche.

Le temperature di ebollizione degli idruri del gruppo 16 sono: $\mathrm{H_2O}$ $100\text{ °C}$; $\mathrm{H_2S}$ $-60\text{ °C}$; $\mathrm{H_2Se}$ $-41\text{ °C}$; $\mathrm{H_2Te}$ $-2\text{ °C}$.

1. a) Spiega l'andamento crescente da $\mathrm{H_2S}$ a $\mathrm{H_2Te}$.
2. b) Spiega l'anomalia dell'acqua.

Considera etanolo ($\mathrm{C_2H_5OH}$, T eb. $78\text{ °C}$) e dimetiletere ($\mathrm{CH_3OCH_3}$, T eb. $-24\text{ °C}$), isomeri di formula $\mathrm{C_2H_6O}$.

1. a) Spiega la grande differenza di temperatura di ebollizione.
2. b) Prevedi quale dei due è più solubile in acqua e motiva.

Il pentano ($\mathrm{C_5H_{12}}$) bolle a $36\text{ °C}$ e il suo isomero 2,2-dimetilpropano (neopentano) a $9{,}5\text{ °C}$.

1. a) Indica la forza intermolecolare in entrambi.
2. b) Spiega la differenza in termini di forma molecolare e superficie di contatto.
3. c) Prevedi se il pentano è miscibile con l'acqua e con l'esano, motivando.

Il ghiaccio ha densità $0{,}917\text{ g}\cdot\text{cm}^{-3}$ a $0\text{ °C}$, inferiore a quella dell'acqua liquida ($0{,}9998\text{ g}\cdot\text{cm}^{-3}$).

1. a) Spiega la struttura del ghiaccio in termini di legami a idrogeno e geometria tetraedrica.
2. b) Calcola la variazione percentuale di volume di $1{,}00\text{ kg}$ di acqua che congela a $0\text{ °C}$.
3. c) Discuti le conseguenze per la vita acquatica di un lago in inverno.

Un confronto di sostanze con massa molare simile: butano ($M = 58\text{ g}\cdot\text{mol}^{-1}$, T eb. $-1\text{ °C}$), propanale ($M = 58\text{ g}\cdot\text{mol}^{-1}$, T eb. $49\text{ °C}$), propan-1-olo ($M = 60\text{ g}\cdot\text{mol}^{-1}$, T eb. $97\text{ °C}$).

1. a) Individua per ciascuna la forza intermolecolare dominante.
2. b) Ordina le tre sostanze per intensità delle forze e giustifica.
3. c) Spiega perché il solo confronto delle masse molari non basta a prevedere le temperature di ebollizione.

Nel DNA le due eliche sono tenute insieme da legami a idrogeno tra basi azotate (coppie $\mathrm{A{-}T}$ con 2 legami e $\mathrm{G{-}C}$ con 3 legami).

1. a) Spiega perché un frammento ricco di coppie $\mathrm{G{-}C}$ ha una temperatura di denaturazione più alta.
2. b) Spiega perché i legami a idrogeno, pur essendo deboli (circa $20\text{ kJ}\cdot\text{mol}^{-1}$ contro circa $350\text{ kJ}\cdot\text{mol}^{-1}$ di un legame covalente), sono funzionali alla duplicazione.
3. c) Stima l'energia necessaria per rompere i legami a idrogeno di $1{,}0\cdot 10^{3}$ coppie $\mathrm{G{-}C}$, per mole di frammenti, usando $20\text{ kJ}\cdot\text{mol}^{-1}$ per legame.