I legami fra le molecole dei composti organici (legami intermolecolari) sono generalmente conosciuti come forze di van der Waals. Esistono tre tipi di forze (interazioni) di van der Waals:
- dipolo-dipolo
- dipolo permanente-dipolo indotto
- dipolo istantaneo-dipolo indotto.
L’interazione dipolo-dipolo (detta anche di Keeson) è di natura elettrostatica e si ha fra molecole polari, dotate cioè di carica elettrica; l’intensità dell’attrazione dipende dalle cariche parziali delle molecole e dalla distanza a cui si trovano. Le molecole dipolari si avvicinano e tendono a disporre i loro poli di carica opposta l’uno di fronte all’altro. La configurazione è molto stabile; un esempio si ha nelle aldeidi e nei chetoni.
Un particolare tipo di interazione dipolo-dipolo è il legame idrogeno che si ha quando un atomo di idrogeno è legato covalentemente con un atomo di piccole dimensioni fortemente elettronegativo (F, N e O); l’esempio più comune è l’acqua. Il legame è indicato con l’atomo di idrogeno (H) di una molecola unito con una linea tratteggiata all’elemento elettronegativo dell’altra molecola (il gruppo OH nell’acqua). Fra i legami dipolo-dipolo, il legame a idrogeno è quello più forte per le dimensioni molto piccole dell’atomo di idrogeno e la presenza di un solo elettrone (e quindi l’assenza di elettroni di schermo).
L’interazione dipolo permanente-dipolo indotto (detta anche di Debye) si origina tra molecole polari e molecole non polari. Quando una molecola non polare (nella quale il baricentro delle cariche positive coincide con quello delle cariche negative) viene immersa in un campo elettrico, la sua nuvola elettronica di carica negativa viene deformata e attratta verso il polo positivo; analogamente il nucleo carico positivamente è attratto dal polo negativo. In pratica, si origina un dipolo temporaneo (appunto, indotto).
L’interazione dipolo istantaneo-dipolo indotto (detta anche forza di London) si origina fra molecole non polari. A causa del movimento degli elettroni attorno al nucleo che causa un’asimmetria temporanea nella carica, anche molecole non polari possono diventare temporaneamente, per brevissimo tempo, polari. Ciascun dipolo istantaneo genera un campo elettrico che, a sua volta, genera un dipolo indotto e fra i due dipoli si genera la forza elettrostatica di London. L’intensità delle forze di London aumenta all’aumentare delle dimensioni delle molecole e della loro massa; per questo fluoro e cloro sono gassosi, il bromo è liquido e lo iodio solido.
Le forze di van der Waals sono legami deboli; per questo motivo i composti organici liquidi hanno alta tensione di vapore, odorano intensamente e hanno basso punto di ebollizione. Le temperature di fusione dei composti organici solidi vanno dai 25 ai 400 °C; non conducono la corrente elettrica e sono generalmente insolubili in acqua, ma lo sono nei solventi organici non polari.
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