Interação Intermoleculares

Interações intermoleculares

Resumo

A pratica realizada teve como objetivo, correlacionar as propriedades das substâncias (e misturas) com as suas interações intermoleculares.

Introdução

Em compostos iônicos sólidos, os íons com cargas positivas e negativas são mantidos juntos por atração eletrostática. Em sólidos e líquidos moleculares, as forças entre as moléculas, chamadas forças intermoleculares, são baseadas em várias atrações eletrostáticas que são mais fracas do que as forças entre íons com cargas opostas. As forças atrativas entre íons em compostos iônicos estão normalmente na faixa de 700 a 1. 100 kJ/mol, e a maioria das energias de ligação covalente está na faixa de 100 a 400 kJ/mol e as forças intermoleculares equivalem geralmente a 15% (ou menos) dos valores das energias de ligação covalente.

As forças intermoleculares são diretamente relacionadas a propriedades como ponto de fusão, ponto de ebulição e a energia necessária para superar forças de atração entre partículas em mudança de estado, e importantes na determinação da solubilidade de gases, líquidos e sólidos em vários solventes.

Quando uma molécula polar encontra uma molécula polar, da mesma espécie, ambas interage. A extremidade positiva de uma molécula é atraída pela outra extremidade negativa da outra. Muitas moléculas têm dipolos, e suas interações ocorrem por meio da atração dipolo-dipolo.

As forças intermoleculares também influenciam a solubilidade, por exemplo, água e etanol (C2H5OH) misturados em qualquer proporção produzem uma mistura homogênea. Mas a água não se dissolve em gasolina em uma extensão apreciável. A diferença nas duas situações é que etanol e água são moléculas polares, e as interações água-etanol são tão fortes que a energia de atração entre esses dois tipos de moléculas polares compensa a energia gasta para separar as moléculas de água a fim de permitir a aproximação das moléculas de etanol, enquanto as moléculas de hidrocarboneto na gasolina (por exemplo, o octano, C8H8) são apolares, e as moléculas de hidrocarboneto não conseguem romper as atrações água-água, mais fortes.

Moléculas polares como a água podem induzir, ou criar, um dipolo em moléculas que não apresentam dipolo permanente. Tais interações são conhecidas como interações dipolo/ dipolo induzido. O processo de indução de um dipolo é denominado polarização, e a extensão com que a nuvem eletrônica de um átomo ou uma molécula pode ser distorcida para induzir um dipolo depende da polarizabilidade do átomo ou da molécula.

Moléculas apolares também apresentam forças intermoleculares, quando dois átomos ou moléculas apolares aproximam-se, entretanto, atrações ou repulsões entre seus elétrons e núcleos podem conduzir a distorções nas suas nuvens eletrônicas. Isto é, dipolos podem ser momentaneamente induzidos em átomos ou moléculas vizinhas, e esses dipolos induzidos levam a uma atração intermolecular. Assim, a força intermolecular de atração em líquidos e sólidos compostos de moléculas apolares é uma força dipolo induzido/ dipolo induzido ou forças de dispersão de London.

Uma ligação de hidrogênio é a atração entre o átomo hidrogênio de uma ligação X—H e Y, onde X e Y são átomos de elementos altamente eletronegativos e Y apresenta um par de elétrons isolado. Ligações de hidrogênio são uma forma extrema de interação dipolo-dipolo na qual um átomo envolvido é sempre o H e o outro átomo é na maioria das vezes o O, o N ou o F. Essas ligações podem ter efeitos profundos sobre as propriedades de compostos. A grande diferença em eletronegatividade significa que as ligações N—H, O—H e F—H são muito polares. Em ligações entre H e N, O ou F, o elemento mais eletronegativo assume uma carga positiva parcial. Nas ligações de hidrogênio, existe uma atração excepcionalmente forte entre um átomo eletronegativo com um par isolado de elétrons (um átomo de N, O ou F em outra molécula ou ainda na mesma molécula) e o átomo de hidrogênio da ligação N—H, O—H ou F—H. A ligação de hidrogênio tem implicações importantes para qualquer propriedade de um composto que seja influenciada pelas forças de atração intermoleculares.

A ação capilar é proximamente relacionada com a tensão superficial. Quando um tubo de vidro de diâmetro pequeno é colocado na água, a água sobe no tubo, da mesma forma que ela sobe por um pedaço de papel na água. Como existem ligações Si-O polares na superfície do vidro, as moléculas polares de água são atraídas por forças de adesão entre as duas substancias diferentes. Essas forças são intensas o suficiente para competir com as forças de coesão entre as próprias moléculas de água. Assim, algumas moléculas de água podem aderir às paredes e outras são atraídas por estas, formando uma “ponte”