Forze intermolecolari

Il legame, o ponte di idrogeno, interessa le sostanze contenenti idrogeno e un atomo fortemente elettronegativo, come l’ossigeno, il fluoro o l’azoto (un atomo è fortemente elettronegativo se il suo nucleo tende a trattenere con forza gli elettroni degli orbitali più esterni). Consiste in una forza di attrazione elettrostatica che si instaura tra l’idrogeno di una molecola, che nell’interazione rappresenta la polarità positiva, e l’atomo elettronegativo di un’altra molecola, che rappresenta la polarità negativa.

L’esempio più tipico di questo tipo di interazione si trova nell’acqua (H₂O), le cui singolari caratteristiche fisiche si spiegano appunto alla luce della presenza del ponte di idrogeno tra le sue molecole. Essa ha un alto punto di fusione e un alto punto di ebollizione appunto perché, nel corso del passaggio di stato, devono essere vinte, oltre alle altre forze intermolecolari, anche quelle responsabili dei legami di idrogeno.

Nonostante l’azione delle forze intermolecolari di attrazione, le molecole non si avvicinano mai per più di circa 2,5 A (1 Armstrong = 10^-10 m). Infatti, a queste distanze diventa rilevante la forza elettrica repulsiva tra gli elettroni di molecole adiacenti. Questa forza ha un’intensità minore di quelle attrattive descritte, e una dipendenza dalla distanza di tipo diverso: mentre le forze attrattive variano come 1/r⁶, quelle repulsive hanno una dipendenza che può variare tra 1/r⁹ e 1/r¹²; questo fa sì che le interazioni repulsive si sentano solo a distanze molto ravvicinate.