1 – Forças Intermoleculares
(ou Forças de Van der Waals)
Como o nome indica, são ligações entre moléculas. Só faz sentido falar em ligações
INTERMOLECULARES para os estados líquido e sólido, pois no estado gasoso (ideal) as
moléculas estão isoladas.
O que mantém as moléculas unidas nos estados sólidos e líquidos são as chamadas ligações ou forças ou interações. As FORÇAS INTERMOLECULARES são de três tipos: Dipolo Instantâneo-Dipolo Induzido, Dipolo Permanente- Dipolo Permanete e ligações de Hidrogênio.
As substâncias MOLECULARES podem ser encontradas nos três estados físicos, o que nos leva a concluir que, entre as moléculas existem forças de atração de diferentes intensidades.
As substâncias IÔNICAS (bem como a maioria dos metais) são sólidas por causa da forte atração entre cátions e ânions (e entre cátions e elétrons livres).
As FORÇAS INTERMOLECUALRES afetam diretamente as temperaturas de fusão e ebulição das substâncias.
Se as moléculas se unem fortemente, é muito difícil separá-las, ou seja, é preciso fornecer muita energia – daí as temperaturas de fusão e de ebulição serem elevadas.
Para uma substância no estado gasoso, quanto mais polares as moléculas mais fácil a união entre elas e, portanto, mais fácil a liquefação da substância e mais alta a temperatura de liquefação.
2 – Dipolo Permanente –
Dipolo Permanente
3 – Ponte de Hidrogênio
(ou força de London)
Essas forças ocorrem em todos os tipos de moléculas, mas são as únicas que ocorrem entre as MOLÉCULAS APOLARES.
Quando suficientemente próximas, duas moléculas APOLARES provocam deformações nas nuvens eletrônicas, ocasionando a formação de DIPOLOS INSTANTÂNEOS ou
TEMPORÁRIOS, que irá induzir a formação de dipolos nas moléculas vizinhas. Este fenômeno
ocorre nos estados líquido e sólido.
Essas atrações foram denominadas FORÇAS DE LONDON ou FORÇAS DE VAN DER
WAALS do tipo DIPOLO INSTANTÃNEO-DIPOLO INDUZIDO.
Alguns exemplos de substâncias formadas por moléculas APOLARES que interagem por forças intermoleculares DIPOLO INDUZIDO-DIPOLO INDUZIDO:
2
/
2
/
2
/
2
/
2
/
4
/
2
6
...
H
O
F
Cl
CO
CH
C H
1.2 – Forças Dipolo Permanente–Dipolo Permanente
(ou Dipolo-Dipolo)
Todas as substâncias POLARES possuem moléculas que funcionam como se fossem microscópicos bastões com uma extremidade positiva e outra negativa. Dessa forma, há entre essas moléculas atrações e repulsões eletrostáticas, denominadas
FORÇAS DIPOLO-DIPOLO.
Em uma substância POLAR, no estado sólido ou líquido, as moléculas estão próximas e as atrações superam as repulsões. Já no estado gasoso, a atração entre as moléculas é muito fraca.
O gás clorídrico (HCl), por exemplo, é constituído por moléculas POLARES.
Em condições ambiente (25oC, 1 atm), a atração não é suficientemente intensa para unir
as moléculas. Entretanto, se reduzirmos a temperatura para –85oC, a movimentação das moléculas diminui o suficiente para que elas possam se unir e, daí, ocorrer a liquefação.
1.3 – Pontes de Hidrogênio
A PONTE DE HIDROGÊNIO, por ser muito mais intensa, é um exemplo extremo da
interação dipolo-dipolo e ocorre mais comummente em moléculas que apresentam átomos de HIDROGÊNIO (H) ligados a átomos de FLUOR (F), OXIGÊNIO (O) e NITROGÊNIO (N), os
quais são altamente eletronegativos, originando dipolos muito acentuados.
Veja, por exemplo, as PONTES DE HIDROGÊNIO existentes entre as moléculas de:
Água (H2O) Ácido Fluorídrico (HF) Amônia (NH3)
Espacialmente, cada molécula de água está circundada por quatro outras moléculas.
(Liquefeito ou Sólido) (Liquefeito ou Sólido)
As LIGAÇÕES DE HIDROGÊNIO ocorrem entre moléculas iguais (mesma substância) e entre substâncias diferentes. Em substâncias diferentes, é necessário que em um dos tipos de moléculas exista (H) ligado diretamente a (F), (O) ou (N) e que a outra molécula apresente átomos de (F), (O) ou (N).
RESUMINDO
Tipos de Forças Intensidade
Comparativa Presença Exemplos DIPOLO INDUZIDO (dispersão de London) Fraca, mas aumentam em função do tamanho Em TODOS os átomos e moléculas
DIPOLO-DIPOLO Moderadas Em moléculas POLARES LIGAÇÃO DE HIDROGÊNIO Fortes Em moléculas que contêm (H) ligados a (F), (O) ou (N)
Dois fatores influem nos PF e PE:
Tipo de força intermolecular
Tamanho das moléculas
• Quanto mais intensas as atrações
intermoleculares maiores os seus PF e PF.
• Quanto maior for o tamanho de uma
molécula, maior será a sua superfície, o que propicia m maior número de interações com outras moléculas vizinhas, acarretando PF e PE maiores.
Para comparar os pontos de fusão e ebulição de diferentes substâncias, devemos considerar esses dois fatores da seguinte maneira:
MOLÉCULAS
TAMANHO aproximadamente IGUAIS MESMO tipo de INTERAÇÃO
• Quanto maior a intensidade de interação, maiores os seus PF e PE.
Ordem: DI-DI < DP-DP < P-Hidrogênio
• Quanto maior o tamanho da molécula, maiores os seus PF e PE.
Vamos comparar, por exemplo, os PE dos hidretos das famílias 5A e 7A:
• Hidretos de 7A: HF, HCl, HBr, HI;
• Hidretos de 5A: H2O, H2S, H2Se, H2Te.
• Hidretos de 4A: CH4, SeH4, GeH4, SnH4.
As moléculas que interagem por pontes de hidrogênio apresenta, um PE mais elevado. Portanto, o HF e o H2O são substâncias de maior PE em cada série. As demais moléculas
apresentam o mesmo tipo de interação (dipolo-dipolo). Portanto, o fator determinante de seus PE será o tamanho da molécula:
2 2 2
HCl
HBr
HI
H S
H Se
H Te
<
<
<
<
,
Aumenta o tamanho aumenta o PE
→
O gráfico ao lado mostra a variação dos PE dos hidretos da família 5A. Esses hidretos são apolares e apresentam o mesmo tipo de interação: dipolo induzido.
Portanto, seus PE variam em função do tamanho doas moléculas.
3 – Polaridade e Solubilidade
• Substâncias POLARES tendem a se dissolver em solventes POLARES.
• Substâncias APOLARES tendem a se dissolver em solventes APOLARES.
• SEMELHANTES tendem a dissolver SEMELHANTES:
Dissolve Dissolve
Polar
Polar
Apolar
Apolar
→
→
Resumos Conceituais
Testando seu Conhecimento
1 – Dadas as substâncias representadas pelas moléculas:
1 -
C
2H
6 2 -H
3C
CH
2CH
2OH
3 -H
2C
CH
2CH
2OH
OH
4 -
C
3H
8Ordene-as em ordem crescente de PEbulição.
______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________
2 – Considere as substâncias O2, HCl, H2O, NH3, CH3-NH2, C2H5OH no estado sólido ou líquido.
Indique o tipo de força intermolecular predominante em cada uma delas.
______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________
3 – No processo de ebulição do hidrogênio (H2), são rompidas:
a) ligações covalentes. b) pontes de hidrogênio.
4 – Coloque as seguintes substâncias em ordem crescente de ponto de ebulição:
I – CH4 II – C3H8 III – C5H10 IV – C2H6
5 – Dado o gráfico:
Como poderia ser justificado o ponto de ebulição anormalmente elevado do HF?
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6 – (Contec-BA) A interação representada na figura é:
a) dipolo induzido. b) íon-dipolo. c) dipolo-dipolo.
d) ponte de hidrogênio. e) dipoloo-hidrogênio.
7 – (Unicamp-SP) As pontes de hidrogênio formadas entre moléculas de água, HOH, podem ser
representadas por:
Como base nesse modelo, represente as pontes de hidrogênio existente entre as moléculas de amônia, NH3.
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8 – (MACK-SP) Um sólido molecular apolar é:
a) bastante solúvel em qualquer solvente. b) pouco solúvel em qualquer solvente. c) bastante solúvel nos solventes apolares.
d) bastante solúvel nos solventes fortemente polarizados. e) pouco solúvel nos solventes fracamente polarizados.
9 – (OSEC-SP) Qual das afirmações a seguir é incorreta?
a) A molécula H2 é apolar.
b) O C6H6 é pouco solúvel em H2O.
c) O etanol é bastante solúvel em H2O.
d) A amônia é covalente apolar. e) A molécula de água é polar.
sólidos constituídos de moléculas apolares?
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11 – (Unicamp-SP) Considere os processos (1) e (2) representados pelas equações:
(1) (2)
2 (líq) 2 ( )g
2
( )g ( )gH O
→
H O
→
H
+
O
Indique quais ligações são rompidas em cada um desses processos.
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12 – (Fuvest-SP) A tensão superficial, que provêm das forças de atração intermoleculares, é maior
na água ou no éter etílico? Por quê?
Dado: Éter etílico: H3C-CH2-O-CH2-CH3.
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13 – (Unicamp-SP) Na produção industrial de panetones, junta-se à massa o aditivo químico U.I.
Este aditivo é a glicerina, que age como umectante, ou seja, retém a umidade para que a massa não resseque demais. A fórmula da glicerina (propanotriol) é:
H
2C
OH
CH
CH
2OH
OH
a) Represente as ligações entre as moléculas de água e a de glicerina.
______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ b) Por que, ao se esquentar uma fatia de panetone ressecado, ela amolece, ficando mais macia? ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________
14 – Considere um mecânico com as mãos sujas de graxa, um derivado do petróleo. O melhor
solvente para a remoção dessa graxa é: a) a água.
b) a água com sal (salmoura). c) o vinagre.
d) a gasolina. e) o álcool comum.
Uma da propriedades que determina a maior ou menor concentração de uma vitamina na urina é a sua solubilidade em água.
a) Qual dessas vitaminas é mais facilmente eliminada na urina? Justifique.
______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ b) Dê uma justificativa para o ponte de fusão da vitamina C ser superior ao da vitamina A?
______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________
16 – Justifique as seguintes fatos:
I – Um mecânico remove graxa das mãos utilizando gasolina.
II – Um tecido manchado de gordura é limpo facilmente aplicando-se benzina à mancha. A gordura não pode ser removida só com água, mesmo quente.
Curiosidade: Quando colocamos talco em uma mancha de gordura existente num tecido, não ocorre dissolução. O talco age como uma esponja, absorvendo o óleo.
Gabaritos:
Testando seu Conhecimento
1 – (I) < (IV) < (II) < (III).
2 – O2: dipolo induzido-dipolo induzido.
HCl: dipolo-dipolo
H2O / NH3 / CH3-NH2 / C2H5OH: pontes de hidrogênio.
3 - D
4 – (I) < (IV) < (II) < (III)
5 – devido a presença das pontes de hidrogênio. 6 – D
7 - .... 8 – C 9 – D
10 – dipolo induzido-dipolo induzido
11 – (1) pontes de hidrogênio / (2) ligações covalentes. 12 – Na água, devido as pontes de hidrogênio.
13 – (a) ....
(b) As moléculas de água unidas às de glicerina se soltam, ligando-se ao amido. 14 – D
15 – a) A gasolina e a graxa são apolares. b) A gordura e a benzina são apolares.
16 - a) Vit C. A interação com a água é maior devido ao maior número de pontes de hidrogênio. b) A Vit C possui maior número de pontes de hidrogênio.
