12 O n-pentano
, p.e
e o isopentano
, p.e
. Como você explica esses resultados.
Passo 1
O enunciado nos dá duas isômeras de fórmula molecular
e seus pontos de ebulição:
-
, . -
, .
O que o enunciado pede: explicar por que esses dois compostos, tendo a mesma fórmula molecular, apresentam pontos de ebulição diferentes (no caso,
tem
maior que o
).
Passo 2
Primeiro ponto importante a anotar (informação que influencia a explicação):
- Ambos são isômeros constitucionais com a mesma massa molar e o mesmo número de elétrons (mesma fórmula
). Isso significa que a polarizabilidade intrínseca (capacidade de formar dipolos instantâneos) é muito semelhante entre eles — a diferença não vem de “mais elétrons” em um que no outro.
Passo 3
Agora, a teoria básica que precisamos lembrar (passo a passo e sem jargão):
- O que determina o ponto de ebulição de moléculas apolares como hidrocarbonetos saturados? Principalmente as forças de dispersão de London (forças induzidas dipolo–dipolo).
- O que são essas forças, em palavras simples? São interações temporárias entre nuvens eletrônicas que geram dipolos instantâneos; quanto maior a interação entre as superfícies das moléculas, maior a atração média entre elas. Essas forças crescem com:
- número de elétrons (massa/polarizabilidade), e
- a área de contato efetiva entre moléculas (como as moléculas “encaixam” e se tocam).
- Logo: para moléculas com mesma massa, a diferença relevante costuma ser a área de contato (forma/ramificação).
Passo 4
Explicando de forma visual e intuitiva (útil para prova): relação forma ↔ área de contato ↔ força intermolecular
- Moléculas mais alongadas/lineares têm maior área de superfície lateral e conseguem “se encostar” melhor entre si: pense em barras coladas lado a lado — há mais superfície de contato.
- Moléculas mais ramificadas ficam mais compactas e arredondadas; elas têm menos área lateral de contato quando se aproximam — pense em duas bolinhas, que tocam pouco — então a atração por dispersão é menor.
- Conclusão qualitativa: maior área de contato → forças de dispersão mais fortes → maior energia necessária para separar as moléculas → maior ponto de ebulição.
Passo 5
Aplicando isso ao caso concreto:
-
é essencialmente uma cadeia linear (menos compacta), tem maior área de superfície de contato entre vizinhos. -
é ramificado (grupo metil preso ao átomo de carbono central), é mais compacto e “esférico”. - Como os dois têm massa/polarizabilidade quase iguais (mesmos elétrons), a diferença de
vem da forma: a cadeia linear do permite interações de dispersão mais fortes que no . Isso explica por que (n‑pentano) > (isopentano).
Passo 6
Observação sobre outros efeitos (para não errar na prova):
- Ramificação também costuma diminuir o ponto de ebulição sistematicamente em hidrocarbonetos alifáticos; portanto essa é uma regra prática: mais ramificado → menor
(para a mesma fórmula). - O efeito sobre o ponto de fusão pode ser diferente: moléculas mais simétricas/compactas às vezes empacotam melhor no sólido e têm ponto de fusão maior; não confundir isso com o comportamento do ponto de ebulição.
Passo 7
Como responder isso rapidamente numa prova (passos práticos que pode usar na hora):
- Identificar que são isômeros com mesma fórmula
(mesma massa → descartar diferença de massa). - Invocar forças de dispersão de London como principal interação entre hidrocarbonetos apolares.
- Comparar forma/ramificação: a cadeia linear tem maior área de contato que a ramificada.
- Concluir: maior área de contato → maiores forças de dispersão → maior
. Cite os valores para confirmar: vs .
Passo 8
Um exemplo rápido para fixar (pode citar em prova como reforço): o mesmo padrão aparece em C4:
tem
maior que o
(cadeia linear > ramificada), mostrando que a regra é geral para hidrocarbonetos saturados.
Resposta
A diferença de ponto de ebulição deve-se à forma molecular:
é mais linear e tem maior área de contato entre moléculas, o que aumenta as forças de dispersão de London e eleva o
(
); o
é mais ramificado e compacto, reduzindo a área de contato, enfraquecendo as forças de dispersão e resultando em
.