In chimica, le forze intermolecolari descrivono varie forze elettrostatiche presenti tra atomi e molecole. Queste forze includono forze ione-dipolo, legami idrogeno, forze dipolo-dipolo e forze di dispersione di Londra. Sebbene queste forze siano generalmente molto più deboli dei legami ionici o covalenti, possono comunque avere una grande influenza sulle caratteristiche fisiche di liquidi, solidi o soluzioni.
Tutte le forze intermolecolari sono di natura elettrostatica. Ciò significa che la meccanica di queste forze dipende dalle interazioni di specie cariche come ioni ed elettroni. I fattori relativi alle forze elettrostatiche, come l’elettronegatività, i momenti di dipolo, le cariche ioniche e le coppie di elettroni, possono influenzare notevolmente i tipi di forze intermolecolari tra due determinate specie chimiche.
Le forze ione-dipolo sono presenti tra gli ioni e le cariche parziali alle estremità delle molecole polari. Le molecole polari sono dipoli e hanno un’estremità positiva e una negativa. Gli ioni caricati positivamente sono attratti dall’estremità negativa di un dipolo e gli ioni caricati negativamente sono attratti dall’estremità positiva di un dipolo. La forza di questo tipo di attrazione intermolecolare aumenta con l’aumento della carica ionica e dell’aumento dei momenti di dipolo. Questo particolare tipo di forza si trova comunemente nelle sostanze ioniche disciolte in solventi polari.
Per molecole e atomi neutri, le forze intermolecolari che possono essere presenti includono forze dipolo-dipolo, legami idrogeno e forze di dispersione di Londra. Queste forze costituiscono le forze di van der Waals, che prendono il nome da Johannes van der Waals. In generale, sono più deboli delle forze ione-dipolo.
Le forze dipolo-dipolo si verificano quando l’estremità positiva di una molecola polare si avvicina all’estremità negativa di un’altra molecola polare. La forza stessa dipende dalla vicinanza delle molecole. Più lontane sono le molecole, più deboli sono le forze dipolo-dipolo. La grandezza della forza può anche aumentare con l’aumentare della polarità.
Le forze di dispersione di Londra possono verificarsi tra specie chimiche sia non polari che polari. Sono chiamati in onore del loro scopritore, Fritz London. La forza stessa si verifica a causa della formazione di dipoli istantanei; questi possono essere spiegati dal movimento degli elettroni nelle specie chimiche.
I dipoli istantanei vengono creati quando gli elettroni attorno a una specie chimica sono attratti dal nucleo di un’altra specie chimica. In generale, le forze di dispersione di Londra sono maggiori per le molecole più grandi, perché le molecole più grandi hanno più elettroni. Per questo motivo, ad esempio, i grandi alogeni e i gas nobili hanno punti di ebollizione più elevati rispetto ai piccoli alogeni e ai gas nobili.
I legami idrogeno si verificano tra gli atomi di idrogeno in un legame polare e coppie di elettroni non condivise su piccoli ioni o atomi elettronegativi. Questo tipo di forza intermolecolare si osserva spesso tra atomi di idrogeno e fluoro, ossigeno o azoto. I legami idrogeno si trovano nell’acqua e sono responsabili dell’alto punto di ebollizione dell’acqua.
Le forze intermolecolari possono avere un profondo effetto sulle caratteristiche fisiche di una specie chimica. Tipicamente, alti punti di ebollizione, punti di fusione e viscosità sono associati ad elevate forze intermolecolari. Sebbene siano molto più deboli dei legami covalenti e ionici, queste forze di attrazione intermolecolare sono ancora importanti nel descrivere il comportamento delle specie chimiche.