Università di Napoli
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Molecole non polari

Non tutti i composti che hanno gruppi polari sono solubili in acqua. Tra quelli parzialmente solubili o insolubili, vi sono i composti che hanno una parte non polare formata da una catena di atomi di carbonio relativamente lunga (di solito, più lunga di quattro atomi di carbonio). Per esempio, l’alcol etilico, che ha una catena di due atomi di carbonio, è molto solubile in acqua. Al contrario, l’alcol butilico, con una catena di quattro atomi di carbonio, ha una solubilità in acqua limitata.

I composti non polari non hanno nè gruppi carichi, nè gruppi funzionali polari che possano interagire in modo favorevole con la molecole d’acqua. Questi composti sono idrofobici, cioè rifuggono il contatto con l’acqua, e sono pochissimo solubili in questo solvente. Esempi di tali composti sono gli idrocarburi, sostanze che contengono soltanto carbonio e idrogeno. Quando molecole non polari entrano in acqua, si rompono dei legami idrogeno acqua-acqua per creare una cavità per le molecole di soluto. Ogni molecola di soluto viene intrappolata in una struttura a gabbia tipo ghiaccio, formata da molecole d’acqua molto ordinate, tenute insieme da legami idrogeno. Il complesso che si forma, con la molecola apolare al centro, circondata dalla gabbia di molecole d’acqua, è chiamato idrato.

Soluti apolari   Interazione idrofobica

Le molecole d’acqua intorno alla molecola di idrocarburo sono più ordinate che in acqua pura. In presenza di molte molecole di idrocarburo, si formerebbero altrettante gabbie ordinate di molecole d’acqua, con un aumento dell‘ordine del sistema, processo che è naturalmente sfavorito. Per minimizzare questo aumento di ordine, le molecole di idrocarburo, ciascuna circondata dalla propria gabbia d’acqua, si aggregano (interazione idrofobica). Se, per semplicità, si considerano solo due molecole non polari in soluzione acquosa, l’interazione idrofobica porta all’aggregazione delle due molecole in un’unica cavità.

Quando il numero di molecole diventa elevato, gli aggregati formano una seconda fase, causando la quasi totale immiscibilità dell’idrocarburo in acqua.