As Forças Intermoleculares

11) Descreva a força intermolecular que deve ser superada na conversão, a vapor, de cada um dos seguintes líquidos:

a) O2 (l); Dipolo Induzido – Dipolo Induzido

b) NH3 (l);        Ligação de Hidrogênio 

c) CH3Br (l); Dipolo – Dipolo         

d) CH3CH2OH (l); Ligação de Hidrogênio

e) Hg (l): Ligação Metálica 

12) Mostre, em cada par dos seguintes compostos, qual a molécula que tem ponto de ebulição mais elevado.

1. O2 ou N2;        

   

[pic 1]

[pic 2]

 

Como as duas moléculas apresentam o mesmo tipo de interação (dipolo induzido – dipolo induzido), a molécula com maior massa apresentará interações com maior magnitude. Assim, a molécula de O2 terá mais dispersões e o maior ponto de ebulição.

(b) SO2 ou CO2 ;        

A molécula de SO2 é polar e possui interações do tipo dipolo-dipolo, enquanto as moléculas de CO2 por serem apolares apresentam interações de dispersão. Dessa forma, a molécula de SO2 terá ponto de ebulição maior, pois as interações dipolo-dipolo são mais fortes quando comparadas às dispersões.         

(c) HF ou HI;                 

Tanto a molécula de HF quanto a de HI são polares, entretanto, devido a grande diferença de eletronegatividade, as moléculas de HF interagem por um tipo especial de interação dipolo-dipolo, a ligação de hidrogênio, que é mais forte do que a interação dipolo-dipolo. Por isso, a molécula de HF terá maior ponto de ebulição, uma vez que será mais difícil romper tais interações.

(d) SiH4 ou GeH4

[pic 3]

[pic 4]

Como as duas moléculas não apresentam diferença de eletronegatividade significativa, são apolares e possuem o mesmo tipo de interação (dipolo induzido  dipolo induzido). Assim, a molécula de GeH4 terá maior ponto de ebulição, por ter a maior massa.

13) Quais entre os seguintes compostos, teriam ligações de hidrogênio na fase líquida? Explique

     (a) CH3OCH3 (éter dimetílico);                (b) CH4 ;                              (c) HF;

     (d) CH3CO2H (ácido acético) ;                    (e) Br2 ;                                  (f) CH3OH

As ligações de hidrogênio são atrações estabelecidas entre um átomo de hidrogênio ligado a elementos muito eletronegativos (como o F, O e N) e um átomo eletronegativo presente em outra molécula. Portanto, os compostos que teriam ligações de hidrogênio são: o ácido acético e o metanol por apresentarem grupo OH e o HF.

14) Que composto, em cada par dos seguintes sais, teria o maior calor de hidratação? Explique a razão da resposta.

1. LiCl ou CsCl;        

O calor de hidratação se dá pelo somatório da energia de hidratação do cátion e do ânion. Nesse caso, como o ânion é comum e terá a mesma contribuição energética em ambos os sais e os dois cátions apresentam a mesma carga,  aquele com menor raio iônico terá maior densidade de cargas e uma interação mais forte. Portanto, o LiCl teria o maior calor de hidratação.

 (b) NaNO3 ou Mg(NO3)2         

Nesse caso, a determinação da maior contribuição energética se dará pela carga dos cátions. Assim, Mg(NO3)2 teria maior calor de hidratação, por apresentar cátion divalente. Além disso, apesar do ânion nitrato ser comum nos dois sais, no Mg(NO3)2 deve-se considerar o dobro da energia do ânion, o que também contribuirá para sua maior energia de hidratação.

(c ) RbCl ou NiCl2

NiCl2 teria o maior calor de hidratação, uma vez que apresenta cátion divalente e deve-se considerar o dobro da energia de hidratação do ânion.

15) A ligação O – H é menos polar que a ligação F – H; entretanto, H2O têm ponto de ebulição 100 ºC e HF ponto de ebulição 19ºC. Explique por que H2O tem maior ponto de ebulição que HF se em ambos os compostos as forças intermoleculares são do tipo ligações de hidrogênio e as massas molares não diferem significativamente?

Isso acontece, pois, cada molécula de HF consegue estabelecer apenas duas ligações de hidrogênio, devido a sua geometria. Enquanto que cada molécula de H2O pode formar até 4 ligações de hidrogênio. Assim, a maior quantidade de interações possíveis em uma molécula de H2O compensa a maior polaridade existente na ligação H – F e explica o maior ponto de ebulição da água.

16) Complete a Tabela abaixo:

Composto	Massa Molecular g.mol-1	Momento Dipolo μ(D)	Ponto Ebulição (ºC)	Solubilidade em Água
Etano	30	0	-88	56,8 mg/L
n-Butano	58	0	- 1	61 mg/L
Dietil-Éter	74	1,15	35	605 g/L
Água	18	1,85	100	-

Analise os dados acima em função da estrutura de cada composto e das forças intermoleculares existentes.

Com os dados da tabela observa-se que os compostos de etano e n-butano, apesar serem moléculas apolares (explicando o momento de dipolo nulo e baixa solubilidade em água) e apresentarem o mesmo tipo de interação, diferem significativamente quanto aos pontos de ebulição. Através da análise de suas estruturas, é possível perceber que isso acontece, pois, a área de contato do butano é maior do que a de etano, resultando em interações mais fortes e um maior ponto de ebulição.