Proprietà fisiche di alcani e alcheni

Tra le proprietà fisiche di alcani e alcheni a basso peso molecolare vi è quella di essere  gassosi a pressione atmosferica e temperatura ambiente. Quando il peso molecolare aumenta tali idrocarburi si presentano liquidi e successivamente solidi.

Tale comportamento è dovuto al fatto che in una molecola apolare, quale quella di un idrocarburo, la distribuzione simmetrica degli elettroni è tale solo in senso statistico: non è possibile, infatti, escludere che in un determinato istante gli elettroni non risultino distribuiti simmetricamente.

Polarità

In questo istante la molecola ha quindi carattere polare e nell’istante infinitesimo in cui la molecola non polare è polarizzata ( dipolo istantaneo ) essa genera un campo elettrico che modifica la distribuzione della densità di carica elettrica nelle molecole adiacenti, che risulteranno a loro volta polarizzate (dipoli indotti) tra dipoli istantanei nascono le forze di attrazione che vengono chiamate forze di dispersione.

All’aumentare del numero di atomi di carbonio presenti nell’idrocarburo aumentano le forze di dispersione e conseguentemente i punti di fusione e di ebollizione.

Per gli alcheni e per gli idrocarburi ramificati la geometria molecolare gioca un ruolo che influenza le loro proprietà fisiche infatti gli alcani ramificati presentano punti di ebollizione più bassi rispetto agli alcani lineari in quanto in un alcano ramificato le forze di dispersione sono meno forti per la maggior distanza che intercorre tra gli atomi della catena.

Quanto più ramificata è una molecola, infatti, tanto più può essere assimilata ad una forma sferica, e quindi ha una area superficiale minore rispetto a una molecola lineare: poiché le forze di dispersione aumentano all’aumentare dell’area superficiale le molecole lineari hanno temperatura di ebollizione maggiore.

La densità degli alcani aumenta all’aumentare del peso molecolare fino a divenire quasi costante per alcani con numero di atomi di carbonio superiore a 19. Le differenze tra le densità di due termini adiacenti sono più piccole per idrocarburi ad alto peso molecolare che per idrocarburi a basso peso molecolare.

Proprietà fisiche di alcani

In tabella sono riportate la temperatura di fusione, di ebollizione e la densità di tre isomeri aventi formula C5H12.

Alcano Temperatura di fusione Temperatura di ebollizione Densità (g/cm3)
n-pentano – 129.7 °C 36.1 °C 0.626
isopentano – 159.9 °C 27.9 °C 0.620
neopentano – 16.5 °C 9.5 °C 0.614

Proprietà fisiche di alcheni

Gli isomeri degli alcheni non mostrano avere variazioni di  proprietà fisiche  come gli alcani. Si riportano le analoghe proprietà per alcheni a formula C5H12:

Alchene Temperatura di fusione Temperatura di ebollizione Densità (g/cm3)
1-pentene – 138 °C 30.0 °C 0.641
Cis-2-pentene – 151°C 36.9 °C 0.656
Trans-2-pentene – 136 °C 36.3 °C 0.648

 Questi tre isomeri presentano temperature di ebollizione non molto diverse; l’isomero cis presenta una temperatura di fusione notevolmente più bassa degli altri due in quanto ha una struttura poco compatibile all’impacchettamento in cristalli come avviene per l’isomero trans.

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