3)Explique,em termos de forças intermoleculares,por que a água(
)apresenta um ponto de ebulição(
)muito mais alto do que o metano(
).
Passo 1
O enunciado pede para explicar por que a água
ferve a
enquanto o metano
ferve a apenas
. O conteúdo envolvido são as forças intermoleculares que mantêm as moléculas unidas no líquido e a quantidade de energia necessária para separá-las na vaporização (ponto de ebulição).
Passo 2
Vamos olhar para o metano
. Cada molécula de metano é apolar, pois sua geometria tetraédrica distribui igualmente a densidade eletrônica ao redor do átomo de carbono. Numa substância apolar, a única interação intermolecular significativa vem das forças de dispersão de London (ou forças de van der Waals induzidas), que surgem de flutuações temporárias da nuvem eletrônica. Essas forças são relativamente fracas, exigindo pouco calor para que as moléculas se separem e passem ao estado gasoso, por isso o ponto de ebulição de
é muito baixo.
Passo 3
Agora considere a água
. Cada molécula é polar: o oxigênio atrai fortemente os elétrons das ligações O–H, criando um dipolo permanente. Além das forças de dispersão de London, há interações dipolo-dipolo e, principalmente, ligações de hidrogênio entre o hidrogênio ligeiramente positivo de uma molécula e o par de elétrons não ligantes do oxigênio de outra. Essas ligações de hidrogênio são bem mais fortes que as forças de London do metano e exigem muita energia para serem rompidas.
Passo 4
Como resultado, a energia térmica necessária para separar as moléculas de água no ponto de ebulição é muito maior do que a de metano. Em
as ligações de hidrogênio mantêm as moléculas fortemente coesas até
, enquanto em
as fracas forças de dispersão se desfazem já a
.
Resposta
A água apresenta ligações de hidrogênio (interações dipolo-dipolo fortes) além das forças de London, exigindo mais energia para a vaporização e resultando em ponto de ebulição elevado. O metano, sendo apolar, depende apenas de fracas forças de dispersão de London, o que lhe confere ponto de ebulição muito baixo.