Perché il propano fonde a temperatura inferiore a quella dell'etano?

Samuele ha scritto: Buongiorno professoressa, le scrivo per chiedere delucidazioni su un dubbio che mi è sorto studiando le proprietà degli alcani. Infatti si afferma che, per gli alcani a catena lineare, il punto di ebollizione e fusione aumentano all'aumentare della massa. Il problema è il seguente: sulla base di quanto detto, come si spiega il fatto che il propano ha temperatura di fusione pari a -187,6°C, inferiore sia a quella dell'etano sia a quella del metano (-182,7°C ) ...... non dovrebbe essere maggiore ? Cordiali saluti e grazie in anticipo per la risposta. Ecco la risposta: L’aumento del punto di fusione degli alcani lineari non è altrettanto regolare quanto quello del punto di ebollizione. Come puoi notare nel grafico sottostante, l’andamento dei punti di fusione degli alcani lineari è a gradini: l’aumento della temperatura di fusione all’aumentare del numero di atomi di carbonio è infatti molto ridotto per gli alcani con un numero dispari di atomi di carbonio. L’intensità delle forze attrattive che trattengono le molecole nel reticolo cristallino aumenta quindi soltanto di poco (fatta eccezione per il propano) passando da un alcano lineare con un numero pari di atomi di carbonio all’alcano successivo.

Per spiegare questo particolare andamento è necessario analizzare la natura delle forze che agiscono tra le molecole e che le mantengono impacchettate nel reticolo cristallino.

Tra le molecole di alcani lineari agiscono interazioni di tipo dipolo istantaneo-dipolo indotto e di tipo dipolo-dipolo. Quest’ultima interazione si ha soltanto negli alcani con un numero dispari di atomi di carbonio perché le loro molecole presentano un dipolo elettrico permanente a causa dell’assetto tetraedrico degli atomi di carbonio; ciò non accade se è pari il numero di carboni poiché a tale dipolo ne corrisponde un altro in direzione opposta.

L’intensità dell’interazione dipolo istantaneo-dipolo indotto aumenta regolarmente all’allungarsi della catena, cioè all’aumentare del numero di elettroni nella molecola. L’interazione risulta però indebolita se le molecole presentano un dipolo elettrico permanente, così che esse si allontanano dal reticolo cristallino più facilmente del previsto; la sostanza fonde quindi a una temperatura inferiore rispetto a quella attesa. Nel caso del propano, la forma delle sue molecole contribuisce a indebolire ulteriormente le forze attrattive che le trattengono nel reticolo cristallino, forze la cui intensità decresce rapidamente all’aumentare della distanza. Essendo piegate, infatti, le molecole di propano possono avvicinarsi meno le une alle altre rispetto a quelle dell’etano e si attraggono con minor forza; la temperatura di fusione risulta quindi inferiore a quella di etano e metano.

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Perché il propano fonde a temperatura inferiore a quella dell'etano?