Química Geral

5930231 – Química Geral

AULAS 19 – Interações fracas –

forças INTERMOLECULARES

Profa. Sofia Nikolaou (bacharelado)

Prof. Antonio G. S. de Oliveira Filho (licenciatura) 2º semestre de 2020

P . A t k i n s & L . J o n e s , P r i n c í p i o s d a Q u í m i c a , 5o _{e d i ç ã o , e d i t o r a B o o k m a n}

C a p í t u l o 5

B r o w n , Q u í m i c a : u m a c i ê n c i a c e n t r a l , 1 3 º e d i ç ã o C a p í t u l o 1 1 e 1 2

Sobre a estrutura da matéria e as diversas formas em que ela se organiza

• aprendemos o MODELO QUÂNTICO DO ÁTOMO, que descreve a estrutura atômica dos diferentes elementos químicos

• aprendemos diversos modelos de ligação, com diferentes contribuições iônica e covalente, para podermos descrever diversos tipos de combinações entre os

átomos

Modelo de ligação iônica Modelo de ligação metálica

Modelos de ligação covalente – Lewis RPECV TLV TOM TCC

Nos dá conhecimento sobre diversas propriedades das moléculas isoladas

como polaridade, propriedades magnéticas, etc.

O que determina as propriedades de CONJUNTOS de moléculas?

Um conjunto de moléculas tem propriedades que são determinadas não só pelas propriedades das moléculas isoladas, mas principalmente pela forma como essas moléculas INTERAGEM entre si!!!

GASES  modelo dos gases ideais: descreve os gases admitindo que, em fase gasosa, as moléculas de um gás se comportam como se não houvesse nenhuma interação entre elas. A consequência dessa ideia é que qualquer gás, a despeito da natureza das moléculas que o compõe, se comporta da mesma forma em relação à variações de temperatura, volume e pressão.

LÍQUIDOS E SÓLIDOS  constituem o que chamamos de FASE CONDENSADA DA MATÉRIA

a fase condensada da matéria é determinada pelas chamadas

O que determina as propriedades de CONJUNTOS de moléculas?

AS FORÇAS INTERMOLECULARES!!!!

• Um SÓLIDO é uma fase condensada da matéria na qual átomos, íons ou

moléculas não podem escapar da influência uns dos outros. Nesses casos a

interação é tão forte que a posição relativas dessas entidades é fixa

• Um LÍQUIDO é uma fase condensada da matéria na qual átomos, íons ou

moléculas podem se mover uns em relação aos outros mas NÃO podem escapar

Forças intermoleculares

LIGAÇÃO IÔNICA

Ligações químicas vs Forças intermoleculares

* No retículo cristalino do NaCl sólido, o que mantêm a posição fixa dos íons é a LIGAÇÃO

QUÍMICA (no caso a iônica). É preciso muita

energia para quebrar essa interação forte. Por exemplo: o ponto de ebulição do NaCl é > 1400°C!

* No retículo da água sólida, o que mantêm a posição fixa das moléculas é uma INTERAÇÃO

INTERMOLECULAR (no caso a ligação de

hidrogênio). É preciso pouca energia para quebrar essa interação fraca. Por exemplo: o

Interações fracas:

responsáveis pelas interações INTERMOLECULARES. Forças responsáveis pela atração ENTRE as moléculas, responsáveis pela ocorrência e organização de retículos cristalinos dos compostos moleculares

Natureza das interações fracas:

interação de natureza eletrostática. Portanto, tem relação com a energia potencial e decresce com a distância

Depende da carga das espécies envolvidas Depende da distância entre as espécies envolvidas

• Íon – dipolo permanente

• Dipolo permanente - dipolo permanente • Dipolo permanente - dipolo induzido

• Forças de dispersão de London (dipolo induzido) • Ligações de hidrogênio

Quanto maior as forças de atração

intermoleculares, maior serão os PF e PE

da substância

Forças de van der Waals

Forças de London ou de dispersão (dipolo induzido-dipolo induzido):

ocorrem em TODAS as moléculas, tem natureza fraca, e são responsáveis pelas interações intermoleculares em geral. Ou seja, ocorrem em todos os compostos covalentes.

Do que se trata? Formações de dipolos induzidos, que se alternam no tempo (10–16_{s!!!!!!), pela distribuição assimétrica das nuvens}

eletrônicas sobre um átomo ou molécula

Distribuição simétrica Distribuição assimétrica momentânea Dipolo induzido

d

d

d

d

Forças de London ou de dispersão (dipolo induzido-dipolo induzido)

Interação que tem dependência com uma propriedade chamada

POLARIZABILIDADE (a)  facilidade da distorção da nuvem

eletrônica de uma espécie química. Relacionada com

• a capacidade que um núcleo tem de atrair para si a nuvem eletrônica de seu elemento químico

• Portanto com o tamanho do elemento

• tamanho da nuvem eletrônica em si (número de elétrons)

Decresce MUITO rapidamente com a distância!

Em todos os casos o sinal negativo significa que a

Quanto maior o número de elétrons e maior a molécula, maior a ocorrência da “dispersão”, aumentando a magnitude das interações intermoleculares. Exemplo:

SF₆: tem 70 elétrons; PF = -510_C

C₁₀H₂₂ : tem 72 elétrons; PF = -300_C

A cadeia carbônica grande aumenta a capacidade de dispersão da molécula como um todo, aumentando as forças intermoleculares de

Qual o estado físico dos halogênios?

Que forças ocorrem quando a diferença de eletronegatividade entre os átomos constituintes de uma molécula é muito grande?

DIPOLO PERMANETE

Ocorre para moléculas polares, que já apresentam uma

resultante dipolar de suas distribuições de carga assimétricas

m : momento de dipolo permanente de moléculas polares. Exemplo: diclorobenzeno No estado sólido No estado gasoso

Dipolo-dipolo permanente. Exemplos:

CO e N₂ são isoeletrônicos, porém N₂ é apolar, enquanto CO é um pouco mais polar.

CO: PF = –205°C e PE = –191°C; N₂: PF = –210°C e PE = –196°C;

VALORES MAIORES PARA O CO, COERENTE. PORÉM....

Diferença pequena....

Esses dados nos mostram que as interações dipolo permanente –dipolo permanente oferecem uma contribuição secundária em relação à

contribuição das interações de dispersão na determinação dos PF e PE das substâncias

Dipolo-dipolo permanente. Exemplos:

HCl e HBr: diferença de eletronegatividade maior no HCl do que no HBr, então...

O ponto de ebulição do HCl deveria ser maior do que o ponto de ebulição do HBr.

PE_HCl = –85°C e PE_HBr = –67°C HCl = 18 elétrons

• Espécies com carga concentrada aumentam a força de interações desse tipo

• Íon pequenos e com carga alta normalmente formam sais hidratados em estado sólido

Íon-dipolo permanente

Explica o processo de solvatação de espécies carregadas em solventes polares.

A hidratação de íons é um caso particular de solvatação

Ligação de hidrogênio: a mais forte de todas as interações

intermoleculares. Pode ser considerada como uma ligação covalente fraca, se for levado em consideração como critério a distância

Imagem por AFM mostrando as ligações de hidrogênio entre unidades de hidroxi-quinolina

ALTA TENSÃO SUPERFICIAL DA ÁGUA , EM FUNÇÃO DA EXTENSA OCORRÊNCIA DE LIGAÇÕES DE HIDROGÊNIO