Chimica organica/Proprieta fisiche1: differenze tra le versioni

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{{Chimica organica}}
Per avere informazioni di tipo qualitativo sulle caratteristiche delle molecole, organiche e non, è possibile basarsi su alcune delle loro caratteristiche macroscopiche, ovvero sufficientemente appariscenti da poter essere osservate mediante strumenti di uso comune. Poichè molte tra le caratteristiche macroscopiche più informative risultano dipendenti dalla dimensione della molecola, può risultare opportuno considerare molecole dal peso molecolare simile. Tra le proprietà proprietà fisiche di una molecola correlate alla sua dimensione ci sono i punti di fusione ed ebollizione.
 
=== Punto di fusione eed ebollizione: effetto della dimensione della malecola ===
Perché una sostanza esista in uno stato diverso da quello gassoso è necessario che esistano delle interazioni tra le molecole che la compongono e che tali interazioni siano di tipo attrattivo. Osservare a quale temperatura una sostanza passi, in condizioni standard, dallo stato gassoso a quello liquido (e dal liquido al solido) diviene dunque un modo conveninente per ottenere informazioni circa la natura e l'inensità delle interazioni tra molecole che la compongono.
 
{|{{Tabella_Ch_Org}} width="450px"
 
=== Punto di fusione e ebollizione ===
{|{{Tabella_Ch_Org}}
!{{Col1_Ch_Org}}|Alcani: Fusione ed ebollizione
!{{Col2_Ch_Org}}|Momento del dipolo elettrico del propano
!{{Col1_Ch_Org}}|Dimero di acidi carbossilici
!{{Col2_Ch_Org}}|Acidi carbossilici monoinsaturi
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|[[image:Alkanschmelzundsiedepunkt.png|150px|Alcani: Temp di fusione ed ebollizione VS peso molecolare]]
|[[Image:Propane-dipole-moment-2D.png|100px|Momento del dipolo elettrico del propano]]
|[[image:Carboxylic acid dimers.png|150px|Dimero di acidi carbossilici]]
|[[image:Cis trans.png|150px|Acidi carbossilici monoinsaturi]]
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| {{Did1_Ch_Org}} colspan=4 | '''Figura 1''': Correlazione tra le temperature di fusione ed ebollizione degli alcani lineari ed il numero di carboni che li caratterizza - '''Figura 2''': Momento del dipolo elettrico del propano
|}
 
Tra alcani lineari è possibile immaginare si stabiliscano due tipi di interazione: una di tipo dipolo istantaneo-dipolo indotto ed una di tipo dipolo-dipolo.
Perché una sostanza esista in uno stato diverso da quello gassoso è necessario che esistano delle interazioni tra le molecole che la compongono e che tali interazioni siano di tipo attrattivo. Osservare a quale temperatura una sostanza passi, in condizioni standard, dallo stato gassoso a quello liquido (e dal liquido al solido) diviene un modo conveninente per ottenere informazioni circa la natura e l'inensità delle interazioni tra molecole che la compongono.
 
* In un campione di un alcano ciascun gruppo metilico di ciascuna molecola da il proprio contributo nello stabilire <u> interazioni di Van der Waals </u> con altre molecole. Il punto di fusione ed ebollizione di alcani puri risulta dunque proporzionale alla lunghezza dell'alcano. Questo concetto può essere ricordato associandolo al tiro alla fune: più partecipanti di pari forza tirano la fune con più efficacia.
L'esistenza della interazione del primo tipo può essere dedotta mettendo in grafico la temperatura di fusione degli alcani lineari contro il loro peso, come fatto nella prima figura. La diretta proporzionalità tra queste due caratteristiche dice infatti che più è lunga la molecola, maggiore è lo spazio all'interno del quale ciascun suo elettrone si può muovere, più intenso è il dipolo elettrico che può essere indotto su una molecola dalla vicinanza di una molecola polarizzata. Ricordiamo infatti che l'intensità di un dipolo molecolare è proporzionale alla forza delle cariche separate moltiplicata per la distanza che le separa.
 
L'esistenza di una interazione dipolo-dipolo può essere dedotta dalla seconda figura. Questa mostra che un alcano lineare con un numero dispari di carboni presenta un dipolo elettrico permanente dovuto alla ibridazione sp<sup>3</sup> dei carboni. Per un alcano lineare con numero pari di carboni questo non è più vero, poichè a tale dipolo ne corrisponde un altro in direzione opposta. L'andamento altalenante della linea che lega il punto di fusione degli alcani lineari al loro peso molecolare dice che la interazione dipolo-dipolo si oppone a quella dipolo istantaneo-dipolo indotto. Infatti, benchè la linea abbia sempre pendenza positiva, la sua inclinazione è più accentuata passando da un alcano a numero pari di carboni ad uno con numero dispari.
 
 
* In un campione di un alcano ciascun gruppo metilico di ciascuna molecola da il proprio contributo nello stabilire <u> interazioni di Van der Waals </u> con altre molecole. Il punto di fusione ed ebollizione di alcani puri risulta dunque proporzionale alla lunghezza dell'alcano. Questo concetto può essere ricordato associandolo al tiro alla fune: più partecipanti di pari forza tirano la fune con più efficacia.
* A causa delle interazioni di Van der Waals un acido carbossilico monoinsaturo con doppio legame in configurazione ''trans'' può sciogliersi a temperature più alte rispetto ad uno monoinsaturo con legame ''cis'', poiché la linearità favorisce la vicinanza tra molecole e dunque le interazioni.
* I legami tipo ponte a idrogeno, rappresentati a titolo di esempio per un generico acido carbossilico, rendono il punto di ebollizione di una sostanza piuttosto elevato. Mentre l'acido acetico bolle a 118.1°C, il metanolo bolle a 64.7.