3F. 6 Identifique, apresentando suas razões, que substância em cada par tem, provavelmente, o ponto de ebulição normal mais alto:
(b) NaCl ou
(b) NaCl ou
Passo 1
O que o enunciado pede: identificar qual das duas substâncias tem, provavelmente, o ponto de ebulição normal mais alto, e justificar a escolha.
Informações dadas / relevantes sobre as substâncias:
-
: cloreto de sódio, composto iônico formado por íons e . -
: clorofórmio, molécula neutra, covalente, polar (átomo de hidrogênio ligado a carbono; três átomos de cloro muito eletronegativos). - A pergunta refere-se ao ponto de ebulição normal (isto é, temperatura em que a pressão de vapor iguala
).
Passo 2
Conceitos essenciais (mini-aula): o que determina o ponto de ebulição
- Definição: o ponto de ebulição de uma substância é a temperatura na qual sua pressão de vapor iguala a pressão externa (aqui,
). Para que ocorra ebulição, é preciso fornecer energia suficiente para vencer as interações que mantêm as partículas unidas no líquido (ou, no caso de um sólido iônico, na rede cristalina). - Tipos de interações (da mais fraca para a mais forte, em geral):
- Forças de London (dispersion): atração induzida entre nuvens eletrônicas; aumentam com massa molar e polarizabilidade.
- Dipolo–dipolo: atração entre moléculas polares permanentes.
- Ligação por hidrogênio: caso particular forte entre
ligado a ou e um par de elétrons de outra molécula. - Ligações iônicas / energia reticular: atrações eletrostáticas entre íons de cargas opostas numa rede cristalina — tipicamente muito maiores que as forças intermoleculares entre moléculas neutras.
- Fórmula qualitativa da força Coulombiana (para entender energia iônica):
onde é a força, é a constante eletrostática, e são as cargas dos íons e é a distância entre centros. Energia reticular (ordem de grandeza) escala com — cargas maiores e íons menores aumentam a energia da rede. - Como interpretar: quanto mais fortes as interações que seguram as partículas, maior a energia (entalpia) necessária para passar ao vapor e, portanto, maior o ponto de ebulição.
Passo 3
Aplicando os conceitos a
- Natureza: composto iônico sólido. As unidades
e estão organizadas numa rede cristalina mantida por fortes atrações eletrostáticas. - Magnitude típica: a energia reticular da
é grande (aproximadamente como ordem de grandeza), ou seja, é preciso uma energia muito alta para separar íons do sólido e formar vapor iônico. - Estados a temperaturas comuns:
é sólido à temperatura ambiente; seu ponto de fusão é aproximadamente e seu ponto de ebulição é aproximadamente . Esses valores ilustram que a transição para fase gasosa requer temperaturas muito altas, devido à força das interações iônicas.
Passo 4
Aplicando os conceitos a
- Natureza: molécula covalente neutra e polar. Há interação dipolo–dipolo por causa da assimetria na distribuição eletrônica; também existem forças de London relativamente grandes porque a molécula tem átomos pesados (
) e alta polarizabilidade. Contudo, não há ligação por hidrogênio importante, porque o hidrogênio está ligado a carbono, não a ou . - Magnitude típica: energias intermoleculares entre moléculas de
são da ordem de dezenas de quilojoules por mol (por exemplo, entalpia de vaporização próxima de ). - Estado e ponto de ebulição:
é líquido à temperatura ambiente; seu ponto de ebulição normal é . Isso mostra que as forças intermoleculares, embora não desprezíveis (maiores que em moléculas muito leves), são muito menores que a energia reticular de um sal iônico como .
Passo 5
Comparação direta e conclusão física
- Comparando ordens de grandeza:
A energia necessária para separar íons em é uma ordem de magnitude (ou mais) maior que a energia necessária para vaporizar . - Interpretação simples e prática: ligações iônicas (em
) são muito mais fortes que as forças intermoleculares entre moléculas neutras (em ); portanto, tem um ponto de ebulição normal muito mais alto. - Exemplos numéricos reais (para confirmar a tendência): ponto de ebulição de
; ponto de ebulição de . Logo, é bem mais alto.