FORÇAS INTERMOLECULARES
Qual o
motivo das três substâncias a seguir possuírem Ponto de Ebulição tão diferentes?
N2=
-196°C
CH4=
-164°C
H2O=
+100°C
Seria a
massa de suas moléculas?
Seria a geometria molecular?
O gelo é menos denso que a H2O, mas o
que há na estrutura do gelo que o torna menos denso?
Afinal, o
esperado é que a estrutura sólida fosse mais densa.
Essas
perguntas serão respondidas a seguir.
LIGAÇÃO COVALENTE APOLAR
Ocorre quando o
par de elétrons da ligação é compartilhado igualmente, ou seja, os dois tem a
mesma eletronegatividade.
Ex.: H2,
N2, O2
H• H•
Então podemos
concluir que ligação covalente apolar ocorre entre átomos de mesma eletronegatividade,
ou com diferença muito pequena de eletronegatividade.
LIGAÇÃO COVALENTE POLAR
Ocorre
quando o par de elétrons não é atraído igualmente pelos dois átomos, ou seja, o
mais eletronegativo traz o par de elétrons da ligação mais para o seu lado.
Essas cargas são representadas pela letra delta.
Ex.: HCl
H• Cl•
OBSERVAÇÃO: Quanto maior for a diferença de eletronegatividade, maior será a polarização da ligação.
Então podemos concluir que ligação covalente polar ocorre entre átomos de eletronegatividades diferentes.
MOLÉCULAS COM VÁRIAS LIGAÇÕES POLARES
Molécula
com dipolo elétrico – Possuem a capacidade de orientar-se em um campo elétrico.
O dipolo elétrico também permite que a molécula seja capaz de atrair moléculas
polares vizinhas.
POLARIDADE EM MOLÉCULAS
Uma ligação polarizada pode ser representada por um vetor μ, uma vez que uma grandeza
vetorial precisa ter modulo, direção e sentido. No caso da ligação polarizada,
o módulo esta relacionado a carga elétrica do dipolo. A direção é a reta que passa pelos pontos que representam os núcleos dos átomos ligados; o sentido pode
ser convencionado, por exemplo do átomo mais eletronegativo para o menos eletronegativo.
Se μ = 0 –
Molécula e apolar
Se μ ≠ 0 –
Molécula e polar
Nas moléculas com
mais de 2 átomos a polaridade e decidida pela soma dos vetores de polarização.
FORÇAS DE VAN DER WAALS
Surgem das
interações de moléculas polares e também das moléculas apolares. Quando duas ou
mais moléculas se aproximam, surgem forças de atração entre elas. Essas forças
tem origem na presença de dipolos permanentes ou temporários nas moléculas. A intensidade
das forças de Van der Waals depende de dois fatores:
MOLÉCULAS POLARES
São portadoras de dipolos permanentes, se atraem orientando devidamente seus dipolos.
Essas
interações são do tipo:
Dipolo
permanente – dipolo permanente
As forças
intermoleculares interferem diretamente nos PE das substâncias.
Ex.: HF
= + 20°C HCl = -85°C
Quando
um líquido entra em ebulição rompem-se as interações intermoleculares e não as
ligações covalentes.
MOLÉCULAS APOLARES
Atraem-se
por meio de dipolos temporários ou induzidos. Esses dipolos também são chamados
de forças de London, surgem quando duas moléculas apolares se aproximam o suficiente
para que ocorra uma deformação na eletrosfera da molécula, ocasionando o
aparecimento de dipolos temporários. Para que tenham uma intensidade razoável,
e necessário que as moléculas estejam muito próximas. Quanto maior o número de
elétrons na molécula apolar, maior sua possibilidade de ser polarizada
temporariamente. Este fato também reflete na TE das substâncias.
As Forcas de London
existem em quaisquer tipos de moléculas, mas entre as moléculas apolares esse é
o único tipo de interação existente. Nas moléculas polares, essas forças apenas
se adicionam as interações, mais fortes, já existentes.
Substância
|
Fórmula
|
Polaridade
|
No
de elétrons
|
PE
|
Gás Hidrogênio
|
H2
|
-253
|
||
Gás
Oxigênio
|
O2
|
-183
|
||
Etano
|
C2H6
|
-89
|
||
Tetracloreto
de carbono
|
CCl4
|
+77
|
LIGAÇÕES DE HIDROGÊNIO
Substância
|
Fórmula
|
Número de
elétrons
|
PE oC
|
Óxido de
Hidrogênio
|
H2O
|
10
|
?
|
Sulfeto
de Hidrogênio
|
H2S
|
18
|
-61
|
Seleneto
de Hidrogeno
|
H2Se
|
36
|
-42
|
Telureto
de Hidrogênio
|
H2Te
|
54
|
-2
|
Para compreender o
fato, é necessário observar a diferença de polaridade das moléculas. Nas 03
últimas substâncias a diferença de eletronegatividade entre o H e os calcogênios
é pequena, ou seja, as ligações são pouco polarizadas. Porém a ligação H-O é fortemente polarizada. Assim as moléculas de água se atraem formando “redes”, o
que deu origem a expressão ligações de hidrogênio (antes denominadas pontes de
hidrogênio).
Fórmula
|
Número
de elétrons
|
PE oC
|
HF
|
10
|
+20
|
HCl
|
18
|
-85
|
HBr
|
36
|
-67
|
HI
|
54
|
-35
|
ESTUDANDO OS PONTOS DE EBULIÇÃO
Que apresentem
a mesma força intermolecular
|
O PE
mais elevado será o da que apresentar maior número de elétrons por molécula.
|
|
Comparando
duas substâncias moleculares
|
||
Que tenha
aproximadamente o mesmo número de elétrons por molécula
|
O PE
mais elevado será o da que apresentar a força intermolecular mais intensa.
|
SOLUBILIDADE
O tipo de ligação química, além de definir as temperaturas de fusão e ebulição das substâncias, também influi em outras propriedades. Uma delas é a solubilidade de uma substância em outra.Ex.: Álcool etílico se dissolve na água e também na gasolina.
Embora haja exceções, com base nessas observações estabelecemos como regra geral:
Semelhante dissolve semelhante.
Isto significa que íons e moléculas polares tendem a se juntar, assim como as moléculas apolares entre si.
CONCLUSÕES
- Uma interação dipolo permanente – dipolo permanente, por exemplo, tem em média apenas 1% da intensidade de um ligação covalente.
- No entanto, é das forças intermoleculares que dependem propriedades como PF, PE densidade.
- A intensidade dessas forças depende de dois fatores principais:
- A polaridade da molécula – quanto mais polarizada a molécula, maior a força intermolecular e, consequentemente, maior o PE;
- O número de elétrons da molécula – quanto mais elétrons tiver a molécula, mais facilmente deformável ela será e mais intensas serão suas interações com as moléculas vizinhas.
- Moléculas polares e apolares associam-se por meio das forças de Van der Waals.
- Em alguns casos, a temperatura de ebulição contraria as previsões. Isso ocorre nas moléculas em que átomos de hidrogênio estão diretamente ligados a átomos muito eletronegativos de flúor, oxigênio e de nitrogênio. Essas ligações de hidrogênio, cujas moléculas possuem conexões muito fortes, são responsáveis por PE elevados.
- Ligações de Hidrogênio › Interações dipolo permanente – dipolo permanente › dipolo induzido – dipolo induzido.
Material fornecido pelo professor Rogério Santejano.
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