Forças intermoleculares

Disciplina: Química
Prof.: Ivo
Turma: TR
02/06/2016
Tema da aula: Aulas 15 – Forças intermoleculares
Forças intermoleculares
 Em condições ambientes, os compostos iônicos são sólidos, devido às forças elétricas de atração existente
entre seus cátions e ânions.
 Os metais são quase todos sólidos, devido à forte união que a ligação metálica exerce sobre seus átomos.
 As substâncias moleculares, formadas por ligações covalentes, podem ser sólidas, líquidas ou gasosas.
 Entre as moléculas podem existir forças de intensidades maiores ou menores que acabam influindo nas
propriedades das substâncias.
 No estado gasoso, as moléculas se encontram bastante separadas, movimentando-se com muita
liberdade.
 No estado líquido, as moléculas se encontram mais próximas e unidas, movimentando-se com menor
liberdade.
 No estado sólido, temos as moléculas bem organizadas e ainda mais unidas, com seu movimento muito
restrito.
 O que mantém as moléculas unidas nos estados sólido e líquido são interações por meio das quais as
moléculas se atraem mutuamente.
 Iremos exatamente estudar essas forças ou ligações ou interações intermoleculares.
MOLÉCULAS SE ATRAEM POR FORÇAS INTERMOLECULARES, QUE INFLUENCIAM PROPRIEDADES
COMO SOLUBILIDADE E PONTO DE EBULIÇÃO
 As interações intermoleculares são fundamentalmente de três tipos: interações dipolo permanente-dipolo
permanente, ligações de hidrogênio e interações dipolo instantâneo-dipolo induzido.
Interações dipolo permanente-dipolo permanente
 Considere uma molécula de HCl. Devido à diferença de eletronegatividade entre H e Cl, essa molécula é
polar.
 Sua extremidade negativa atrai a extremidade positiva de outra molécula vizinha, o mesmo ocorrendo com
sua parte positiva, que interage atrativamente com a parte negativa de outra molécula vizinha.
 Essa força de atração entre os dipolos das moléculas é chamada de interação dipolo-dipolo, interação
dipolo permanente-dipolo permanente ou, ainda, interação dipolar.
 No HCl, no estado líquido ou sólido, são essas forças que mantêm as moléculas unidas, o mesmo
acontecendo em todas as substâncias polares.
AS INTERAÇÕES DIPOLO PERMANENTE-DIPOLO PERMANENTE OCORREM ENTRE MOLÉCULAS
POLARES DE SUBSTÂNCIAS COMO HCl, HBr, HI, H2Se, H2Te, PH3, AsH3, SbH3, ÉTER E ACETONA.
Ligações de Hidrogênio




Os átomos dos elementos flúor (F), oxigênio (O), e nitrogênio (N) são pequenos e muito eletronegativos.
Quando estes átomos estão ligados a um átomo de hidrogênio, há uma grande polarização dessa ligação.
Isso significa que o polo positivo formado no átomo de hidrogênio será muito intenso.
Devido à intensidade deste polo, o átomo de hidrogênio interage com o par de elétrons de outra molécula
vizinha. Essa interação intermolecular recebe o nome de ligação de hidrogênio.
 Trata-se de uma interação mais forte do que as do tipo dipolo-dipolo.
 Na água (H2O), no fluoreto de hidrogênio (HF) e na amônia (NH3), líquidos ou sólidos, são essas forças
que mantém as moléculas unidas.
AS LIGAÇÕES DE HIDROGÊNIO SÃO INTERAÇÕES QUE OCORREM TIPICAMENTE ENTRE
MOLÉCULAS QUE APRESENTAM ÁTOMO DE H LIGADO A F, O OU N.
Interações dipolo instantâneo-dipolo induzido
 Considere uma molécula apolar. Ela possui uma nuvem de elétrons em contínuo movimento. Se, durante
uma pequena fração de segundo, essa nuvem eletrônica estiver um pouco mais deslocada para um dos
extremos da molécula, podemos dizer que foi criado um dipolo instantâneo, ou seja, por um instante
apareceram dois polos na molécula.
 A extremidade positiva desse dipolo atrai os elétrons da molécula vizinha, na qual, por sua vez, também
aparece um dipolo, chamado dipolo induzido, isto é, provocado pela primeira molécula. Esses dois
dipolos, o instantâneo e o induzido, se atraem como no caso dos dipolos permanentes. A diferença é que
essa situação dura apenas uma fração de segundo. As atrações desse tipo são mais fracas do que entre
dipolos permanentes.
AS INTERAÇÕES DIPOLO INSTANTÂNEO-DIPOLO INDUZIDO SÃO DECORRENTES DE
DISTORÇÕES MOMENTÂNEAS DA NUVEM ELETRÔNICA DAS MOLÉCULAS
 Essas interações são conhecidas também como forças dipolo induzido-dipolo induzido ou também
forças de dispersão de London, em homenagem ao físico Fritz Wolfgang London. Na verdade, elas
ocorrem em todas as substâncias, polares ou apolares.
 Apesar de fracas, são o único tipo de interação intermolecular entre as moléculas das substâncias apolares.
 Alguns autores chamam essas interações de forças de van der Waals. Contudo, outros autores usam a
expressão forças de van der Waals como sinônimo de forças intermoleculares de modo geral.
AS FORÇAS INTERMOLECULARES TÊM DIFERENTES INTENSIDADES
Dipolo instantâneodipolo induzido
Dipolo permanente-dipolo
permanente
Ligação de
hidrogênio
Forças intermoleculares e ponto de ebulição
 Quando uma substância molecular passa do estado líquido para o estado gasoso (por exemplo), ocorre o
rompimento de ligações intermoleculares.
 Quando o HF sofre ebulição, rompem-se ligações de hidrogênio. Quando HCl, HBr ou HI (polares) sofrem
ebulição, quebram-se ligações dipolo-dipolo. E quando F2, Cl2, Br2 ou I2 (apolares) sofrem ebulição,
rompem-se interações dipolo instantâneo-dipolo induzido.
 Dois fatores influenciam o ponto de ebulição das substâncias: o tamanho da molécula e o tipo de força
intermolecular existente na substância.
 Quanto maior for o tamanho da molécula, maior será a superfície de contato dessa, e, portanto, maior área
para a atuação das interações intermoleculares, assim mais difícil será fazer a molécula se separar das
outras, desprendendo-se da fase líquida e passando para a fase vapor. Assim quanto maior o tamanho da
molécula, maior será a temperatura necessária para a fervura, ou seja, maior o ponto de ebulição.
 Quanto mais fortes forem as interações entre as moléculas, mais unidas elas estarão e, portanto, mais
difícil será para que a substância sofra ebulição (maior o ponto de ebulição). Assim, a presença de
interações dipolo-dipolo fará com que o ponto de ebulição seja msaior do que se houvesse apenas as
interações dipolo instantâneo-dipolo induzido. E a presença de ligações de hidrogênio fará com que o ponto
de ebulição seja maior ainda.
AO COMPARARMOS DUAS SUBSTÂNCIAS COM O MESMO TIPO DE INTERAÇÃO INTERMOLECULAR, A
QUE TIVER MAIOR TAMANHO POSSUIRÁ MAIOR PONTO DE EBULIÇÃO
AO COMPARARMOS DUAS SUBSTÂNCIAS COM MASSAS MOLECULARES PRÓXIMAS, A QUE TIVER
FORÇAS INTERMOLECULARES MAIS INTENSAS POSSUIRÁ MAIOR PONTO DE EBULIÇÃO
Ponto de ebulição (PE) das substâncias simples dos halogênios
Substância
PE (°C)
Flúor (F2)
-188
Cloro (Cl2)
-34
Bromo (Br2)
59
Iodo (I2)
184
Ponto de ebulição (PE) dos haletos de hidrogênio
Substância
PE (°C)
HF
20
HCl
-85
HBr
-66
HI
-36
 As substâncias simples formadas pelos halogênios têm moléculas apolares, apresentando, todas elas, o
mesmo tipo de interação, dipolo instantâneo-dipolo induzido. Assim, é o tamanho crescente que determina
a ordem crescente dos pontos de ebulição.
 Ao compararmos HCl, HBr e HI, deparamos com a mesma situação. Nas três substâncias ocorrem forças
dipolo-dipolo, pois são polares.
 O que determina o curioso e alto ponto de ebulição do HF, que destoa da sequência HCl, HBr, HI é a
ligação de hidrogênio. As ligações de hidrogênio são tão fortes que mantêm as moléculas de HF mais
coesas que as do HCl, HBr e HI.
F2 < Cl2 < Br2 < I2
HF > HCl < HBr < HI
Solubilidade
 O fenômeno da dissolução é fundamentalmente um processo físico-químico, dependendo, em grande
extensão, das forças de coesão que ligam: as moléculas do solvente; as partículas do soluto; as moléculas
do solvente e as partículas do soluto.
 Embora não seja possível prever com precisão absoluta quando uma substância é solúvel em outra,
podemos estabelecer genericamente que: A dissolução ocorre com facilidade quando as forças de
ligação entre as moléculas do solvente, de um lado, e entre as partículas do soluto, de outro, são
do mesmo tipo e magnitude.
 Uma substância é solúvel em outra que lhe é semelhante, interpretando-se esta semelhança do ponto
de vista estrutural, de polaridade e caráter das forças intermoleculares. Dessa forma um composto polar
é solúvel em solvente polar. Um composto apolar é solúvel em um solvente apolar.
Disciplina: Química
Turma: TR
Prof.: Ivo
02/ 06/2016
Tema da lista de exercício: Lista Aula 15 – Forças Intermoleculares
2222
1) Qual das substâncias abaixo apresenta moléculas que,
nos estados sólido e líquido, estão associadas por ligações
de hidrogênio?
5) Indique qual é o tipo de interação intermolecular
predominante que mantém unidas as moléculas das
seguintes substâncias, nos estados sólido e líquido.
a) H2
a) HBr b) F2 c) CH4 d) CH3OH e) CH3NH2 f) CS2
g) CH2O h) SO2 i) CCl4 j) H2S k) PCl3 l) HCN
b) CH4 c) NH3 d)PH3 e) NaH
2) (UFU-MG) As substâncias SO2, NH3, HCl e Br2
apresentam as seguinte interações intermoleculares,
respectivamente:
a) forças de London, dipolo-dipolo, ligação de hidrogênio e
dipolo induzido-dipolo induzido.
b) dipolo-dipolo, ligação de hidrogênio, dipolo-dipolo e
dipolo induzido-dipolo induzido.
c) dipolo-dipolo, ligação de hidrogênio, ligação de
hidrogênio e dipolo-dipolo.
d) dipolo instantâneo-dipolo induzido,
ligação de hidrogênio, dipolo-dipolo.
dipolo-dipolo,
3) (Ufersa-RN) Assinale a opção correta.
a) As moléculas da água, H2O, apresentam geometria
linear, ligações covalentes polares entre seus átomos e
interações intermoleculares do tipo pontes de hidrogênio.
b) As moléculas do metano, CH4, apresentam geometria
tetraédrica, ligações covalentes apolares entre seus
átomos e interações intermoleculares do tipo pontes de
hidrogênio.
c) As moléculas do dióxido de carbono, CO 2, apresentam
geometria linear, ligações covalentes polares entre seus
átomos e interações intermoleculares do tipo forças de
London.
d) A molécula da amônia, NH3, apresenta geometria
octaédrica, ligações iônicas e interações intermoleculares
do tipo forças de London.
4) (Unesp-SP) A um frasco graduado contendo 50 mL de
álcool etílico foram adicionados 50 mL de água, sendo o
frasco imediatamente lacrado para evitar perdas por
evaporação. O volume da mistura foi determinado,
verificando-se que era menor do que 100 mL. Todo o
processo foi realizado à temperatura constante. Com base
nessas informações, é correto afirmar que:
a) os volumes das moléculas de ambas as substâncias
diminuíram após a mistura.
b) os volumes de todos os átomos de ambas as
substâncias diminuíram após a mistura.
c) a distância média entre moléculas vizinhas diminui após
a mistura.
d) ocorreu reação química entre a água e o álcool.
e) nas condições descritas, mesmo que fossem misturados
50 mL de água a outros 50 mL de água, o volume final seria
inferior a 100 mL.
6) (UERJ) O H2S é um gás que se dissolve em água. Essa
solubilidade decorre da formação de interações
moleculares do tipo:
a) iônica.
b) covalente.
c) dipolo-dipolo.
d) ligação de hidrogênio.
7) (Unesp-SP) O efeito estufa resulta principalmente da
absorção da radiação infravermelha, proveniente da
radiação solar, por moléculas presentes na atmosfera
terrestre. A energia absorvida é armazenada na forma de
energia de vibração das moléculas. Uma das condições
para que uma molécula seja capaz de absorver radiação
infravermelha é que ela seja polar. Com base apenas neste
critério, dentre as moléculas O2, N2 e H2O, geralmente
presentes na atmosfera terrestre, contribuem para o efeito
estufa:
a) O2.
b) H2O.
c) O2 e N2.
d) H2O e N2.
e) N2.
8) (UFPI) Estudos recentes indicam que lagartixas podem
andar pelo teto e em superfícies lisas utilizando forças
intermoleculares entre essas superfícies e os filamentos
microscópicos que têm nos pés (meio milhão em cada pé).
Assinale o tipo de interação correspondente nesse caso:
a) iônica.
b) metálica.
c) covalente.
d) van der Waals.
e) nuclear.
9) (UFS-SE) Quando um gás nobre sofre liquefação, seus
átomos ficam unidos uns aos outros por ligações químicas
denominadas:
a) covalentes.
14) A seguir temos quatro substâncias representadas por
suas moléculas:
b) iônicas
c) metálicas.
1. C2H6
d) pontes de hidrogênio.
2. H3C ─ CH2 ─ CH2 ─ OH
e) van der Waals.
3.
H2C
10) (UEL-PR) No gelo-seco, as moléculas de dióxido de
carbono estão unidas por:
─
│
OH
CH2 ─
CH2
│
OH
4. C3H8
a) pontes de hidrogênio.
No estado líquido, os tipos de forças intermoleculares que
existem em cada uma dessas substâncias são,
respectivamente:
b) forças de van der Waals.
c) ligações covalentes.
a)
dipolo induzido, ligação de hidrogênio, dipolo-dipolo,
dipolo induzido
d) ligações iônicas.
e) ligações metálicas.
b)
dipolo induzido, ligação de hidrogênio, ligação de
hidrogênio, dipolo induzido
11) (UNICAMP) Considere os processos I e II
representados pelas equações:
I.
H2O(l) → H2O(g)
II.
H2O(g) →H2(g) + O2(g)
c)
dipolo induzido, ligação de hidrogênio, dipolo
induzido, dipolo-dipolo
d)
ligação de hidrogênio, dipolo-dipolo, dipolo-dipolo,
ligação de hidrogênio
e)
todas são ligações de hidrogênio
Indique quais ligações são rompidas em cada um dos
processos.
12) (PUC-PR) O dióxido de carbono, presente na
atmosfera e nos extintores de incêndio, apresenta ligação
entre os seus átomos do tipo....... e suas moléculas estão
unidas por ....... .Os espaços acima são corretamente
preenchidos pela alternativa:
a) covalente apolar - forças de Van der Waals
b) covalente apolar - atração dipolo induzido-dipolo
induzido
c) covalente polar - ligações de hidrogênio
d) covalente polar - forças de Van der Waals
e) covalente polar - atração dipolo-dipolo
13) Dadas as substâncias:
1.
CH4
2.
SO2
3.
H2 O
4.
Cl2
5.
HCl
1 b)
16) (ITA-SP)
Considere os seguintes álcoois:
I. Etanol
II. n-propanol
III. n-butanol
IV. n-pentanol
V. n-hexanol
Assinale a opção CORRETA em relação a comparação
das solubilidades em água, a 25ºC, dos seguintes álcoois:
a) Etanol > n-propanol > n-butanol > n-pentanol > nhexanol.
b) Etanol  n-propanol > n-butanol > n-pentanol > nhexanol.
c) Etanol  n-propanol > n-butanol  n-pentanol > nhexanol.
d) Etanol > n-propanol > n-butanol > n-pentanol < nhexanol.
e) Etanol < n-propanol < n-butanol < n-pentanol < nhexanol.
17) (UNICAMP-SP)
As pontes de hidrogênio formadas entre moléculas de
água HOH, podem ser representas por:
A que apresenta o maior ponto de ebulição é:
a)
15) Qual o tipo de interação que se manifesta:
a) entre moléculas NH3 (l)?
b) entre moléculas CH4 (l)?
2 c)
3 d)
4 e)
5
Com base neste modelo, represente as pontes de
hidrogênio que existem entre moléculas de amônia, NH3.
18) Liste as seguintes moléculas em ordem crescente de
ponto de ebulição:
H2O Xe LiF LiI H2 BaO SiCl4 SiO2
19) Construa um gráfico de temperatura de ebulição por
massa molecular de compostos binários do hidrogênio com
elementos do grupo 16 à pressão 1 atm.
20) (Fuvest-SP) A tensão superficial, que provém das
forças de atração intermoleculares, é maior na água ou no
éter etílico? Por quê?