3F. 6 Identifique, apresentando suas razões, que substância em cada par tem, provavelmente, o ponto de ebulição normal mais alto:
(a)
ou
(a)
Passo 1
O enunciado pede: identificar, com as devidas razões, qual das duas substâncias tem provavelmente o ponto de ebulição normal mais alto. As substâncias dadas são
e
. Informação explícita do enunciado: apenas os nomes/fórmulas das duas moléculas.
Passo 2
O que é “ponto de ebulição normal” (para alinharmos a linguagem)?
O ponto de ebulição normal é a temperatura na qual uma substância passa do estado líquido para o gasoso à pressão de . Em termos práticos para comparar duas moléculas, o que importa é a intensidade das forças intermoleculares: quanto mais fortes forem as forças que mantêm as moléculas unidas no líquido, maior a temperatura necessária para separá-las (maior o ponto de ebulição).
O ponto de ebulição normal é a temperatura na qual uma substância passa do estado líquido para o gasoso à pressão de
Passo 3
Quais são as forças intermoleculares possíveis e como decidir qual domina aqui?
As principais forças intermoleculares (do mais fraco para o mais forte, em geral) são:
As principais forças intermoleculares (do mais fraco para o mais forte, em geral) são:
- Forças de dispersão de London (induzidas / dipolo induzido).
- Dipolo-dipolo (entre moléculas polares permanentes).
- Ligações de hidrogênio (quando há H ligado diretamente a N, O ou F).
Explicação curta sobre cada uma: - Forças de London: existem em todas as moléculas; sua intensidade aumenta quando a nuvem eletrônica é maior e mais facilmente polarizável (isto é, com maior número de elétrons e tamanho atômico).
- Dipolo-dipolo: dependem do momento dipolar da molécula (isto é, quão polar ela é).
- Ligação de hidrogênio: muito forte, ocorre somente se houver ligação
, ou . Essas lig. são ausentes se o H está ligado a elementos menos eletronegativos (como S ou Se).
Passo 4
Aplicando isso a
e
:
- Ambas têm geometria dobrada (analogamente à água), portanto são moléculas polares: elas apresentam momento dipolar, logo existem interações dipolo-dipolo em ambas.
- Em nenhuma delas o hidrogênio está ligado a
, ou ; portanto, NÃO há ligação de hidrogênio em nem em .
Logo, as forças relevantes aqui são dipolo-dipolo e — especialmente — forças de dispersão de London.
Passo 5
Comparação de massa molar e polarizabilidade (quantidade de elétrons e tamanho):
Calculemos massas molares aproximadas usando massas atômicas típicas (valores aproximados do quadro periódico):
Calculemos massas molares aproximadas usando massas atômicas típicas (valores aproximados do quadro periódico):
- Hidrogênio:
. - Enxofre:
. - Selênio:
.
Massa molar de
:
Massa molar de
:
Comentário didático: quanto maior a massa molar e o tamanho atômico (neste caso, substituindo S por Se), mais extensa e deformável é a nuvem eletrônica da molécula. Isso aumenta a polarizabilidade, e forças de dispersão de London ficam muito mais fortes.
Passo 6
Comparando dipolo versus dispersão:
- As duas moléculas são polares, mas a diferença de polaridade entre elas não é o fator dominante nesta comparação (os dipolos são da mesma natureza e de magnitudes que não compensam a diferença massiva na dispersibilidade).
- A diferença significativa é a maior massa molar e maior número de elétrons de
, que torna suas forças de dispersão muito mais fortes do que em .
Conclusão lógica (sem nomear ainda o vencedor): a molécula com massa molar e polarizabilidade maiores tenderá a apresentar ponto de ebulição mais alto por causa das forças de dispersão.
Passo 7
Um exemplo paralelo para fixar a ideia (intuição):
- Compare
(massa molar ) com (massa molar ). Apesar de ambos serem apolares, o butano tem ponto de ebulição muito maior devido às forças de dispersão bem mais fortes. Mesmo raciocínio aqui: aumento de massa e tamanho → forças de dispersão maiores → ponto de ebulição mais alto. - Outro contraste:
tem ponto de ebulição muito mais alto que apesar de menor massa, justamente porque faz ligações de hidrogênio. Mas no par vs nenhum dos dois faz ligação de hidrogênio, então a massa/polarizabilidade é o fator chave.
Passo 8
Valores experimentais (para confirmar a previsão):
- Ponto de ebulição normal aproximado de
: . - Ponto de ebulição normal aproximado de
: .
Esses valores mostram que a segunda substância tem, de fato, ponto de ebulição mais alto, coerente com a explicação pela maior polarizabilidade e massa molar.
Passo 9
Resumo do raciocínio em um par de frases (sem repetir a resposta final diretamente):
- Ambos são polares e não formam ligações de hidrogênio; portanto, a diferença de pontos de ebulição vem principalmente das forças de dispersão.
- A molécula com maior massa molar e maior nuvem eletrônica (maior polarizabilidade) terá dispersões mais fortes e, por isso, o ponto de ebulição normal mais alto.