3F. 6 Identifique, apresentando suas razōes, que substància em cada par tem, provavelmente, o ponto de ebuliçào normal mais alto:
\mathrm{SiH}_{4} ou \mathrm{SiF}_{4}

Passo 1

O enunciado pede: identificar, com justificativa, qual das duas substâncias tem provavelmente o ponto de ebulição normal mais alto entre \mathrm{SiH}_{4} e \mathrm{SiF}_{4}.
Informações relevantes dadas (implícitas no enunciado):
  • As duas fórmulas moleculares são \mathrm{SiH}_{4} e \mathrm{SiF}_{4}.
  • Não há outras condições fornecidas (pressão padrão é a referência usual para “ponto de ebulição normal”).

Passo 2

Determinar a geometria molecular e a polaridade de cada molécula (isso influencia que tipo de força intermolecular domina).
Explicação didática rápida (sem pressupor conhecimentos prévios):
  • A geometria tetraédrica ocorre quando um átomo central forma quatro ligações equivalentes e os quatro ligantes ficam nos vértices de um tetraedro; isso dá simetria 3D.
  • Se as ligações individuais forem polares, a molécula inteira pode ser não polar se os vetores de dipolo se cancelarem devido à simetria (como no tetraedro).
    Agora, aplicar ao caso:
  • \mathrm{SiH}_{4}: silício ligado a quatro hidrogênios, arranjo tetraédrico, ligações \mathrm{Si\!-\!H} têm polaridade muito pequena; pela simetria tetraédrica o momento dipolar resultante é nulo → molécula globalmente apolar.
  • \mathrm{SiF}_{4}: silício ligado a quatro fluoretos, arranjo tetraédrico; ligações \mathrm{Si\!-\!F} são individuais bastante polares, mas a simetria tetraédrica faz com que os dipolos se cancelem → molécula globalmente apolar também.
Conclusão deste passo: ambas as moléculas são, na prática, apolares (não apresentam dipolo molecular líquido).

Passo 3

Identificar as forças intermoleculares relevantes e entender como elas afetam o ponto de ebulição.
Explicação didática:
  • Para moléculas polares, as forças dipolo–dipolo e, se houver \mathrm{H} ligado a \mathrm{O,N,F}, ligações de hidrogênio, costumam dominar e aumentar o ponto de ebulição.
  • Para moléculas apolares, a força intermolecular dominante é a força de dispersão de London (forças de van der Waals), que surge de flutuações instantâneas da densidade eletrônica que induzem dipolos temporários.
  • A magnitude das forças de dispersão depende fortemente da polarizabilidade da molécula: quanto mais fácil for deformar a nuvem eletrônica (maior polarizabilidade), mais fortes as forças de dispersão e maior o ponto de ebulição.
  • Polarizabilidade tende a crescer com o número de elétrons totais e com a massa/volume eletrônica da molécula.
Aplicando aqui: como \mathrm{SiH}_{4} e \mathrm{SiF}_{4} são apolares, o que determina o ponto de ebulição é basicamente a intensidade das forças de dispersão entre moléculas.

Passo 4

Comparar massas molares (um indicador prático ligado à força de dispersão).
Calcular massas molares aproximadas usando massas atômicas (valores aproximados suficientes para raciocínio qualitativo):
M(\mathrm{SiH}_{4}) = M(\mathrm{Si}) + 4M(\mathrm{H}) = 28{,}09 + 4\cdot1{,}008 \approx 32{,}12\\ \mathrm{g\\ mol^{-1}}
M(\mathrm{SiF}_{4}) = M(\mathrm{Si}) + 4M(\mathrm{F}) = 28{,}09 + 4\cdot19{,}00 \approx 104{,}09\\ \mathrm{g\\ mol^{-1}}
Interpretação: \mathrm{SiF}_{4} é muito mais massiva que \mathrm{SiH}_{4}, o que tende a aumentar as forças de dispersão e, portanto, o ponto de ebulição.

Passo 5

Comparar o número de elétrons (que também está ligado à polarizabilidade) e comentar um possível contra-argumento.
Calcular número de elétrons (usando números atômicos):
Z(\mathrm{SiH}_{4}) = Z(\mathrm{Si}) + 4Z(\mathrm{H}) = 14 + 4\cdot1 = 18\\ \text{elétrons}é
Z(\mathrm{SiF}_{4}) = 14 + 4\cdot9 = 50\\ \text{elétrons}é
Interpretação: \mathrm{SiF}_{4} tem muito mais elétrons no total, logo sua nuvem eletrônica total é maior e mais facilmente induzida/deslocada em comparação com \mathrm{SiH}_{4}; isso aumenta as forças de dispersão de London.
Comentário sobre um possível contra-argumento: é verdade que o flúor é muito eletronegativo e os elétrons nos átomos de F ficam mais fortemente ligados (o que individualmente reduz a polarizabilidade por átomo), mas o efeito combinado do maior número total de elétrons e da maior massa molecular em \mathrm{SiF}_{4} domina — portanto as forças de dispersão totais em \mathrm{SiF}_{4} são maiores que em \mathrm{SiH}_{4}.

Passo 6

Conclusão comparativa e resposta final justificada de forma simples.
  • Ambas as moléculas são apolares (têm simetria tetraédrica que cancela dipolos), então o que manda é força de dispersão de London.
  • \mathrm{SiF}_{4} tem massa molar bem maior e muito mais elétrons totais ( 50 vs 18), logo maior polarizabilidade efetiva e forças de dispersão mais fortes.
  • Consequentemente, \mathrm{SiF}_{4} apresenta, provavelmente, o ponto de ebulição normal mais alto que \mathrm{SiH}_{4}.
Dica de prova (rápida): para pares do tipo XY_{4} apolares, compare massa molar / número total de elétrons; o maior geralmente tem maior ponto de ebulição por dispersão de London.

Resposta

\mathrm{SiF}_{4}

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