3F. 2 Identifique os tipos de forças intermoleculares que podem agir entre as moléculas das seguintes substàncias:
;
Passo 1
O enunciado pede: identificar os tipos de forças intermoleculares que podem agir entre as moléculas de
.
Informações fornecidas: a substância é (silano). Nada mais foi dado explicitamente.
Informações fornecidas: a substância é
Passo 2
Vamos primeiro entender a forma e a polaridade da molécula. A molécula
tem um átomo de silício ligado a quatro átomos de hidrogênio. Segundo a teoria VSEPR, quatro ligações simples e nenhum par isolado ao redor do Si geram uma geometria tetraédrica. Portanto a molécula é simétrica (tetraédrica).
Explicação extra (passo-a-passo): a simetria importa porque mesmo que cada ligação Si–H seja um pouco polar, os quatro vetores de dipolo apontando nas direções dos Hs se anulam vetorialmente em uma geometria tetraédrica perfeita. O resultado é que a molécula como um todo não tem dipolo permanente — ela é apolar (não-polar).
Explicação extra (passo-a-passo): a simetria importa porque mesmo que cada ligação Si–H seja um pouco polar, os quatro vetores de dipolo apontando nas direções dos Hs se anulam vetorialmente em uma geometria tetraédrica perfeita. O resultado é que a molécula como um todo não tem dipolo permanente — ela é apolar (não-polar).
Passo 3
Agora o que isso implica para as forças intermoleculares possíveis. Em geral, entre moléculas podem atuar:
- forças de dipolo-dipolo (entre moléculas com dipolo permanente);
- ligações de hidrogênio (caso o H esteja ligado a N, O ou F e forme interação muito forte);
- forças de dispersão (forças de London ou dipolo instantâneo — dipolo induzido);
- interações induzidas (por exemplo, íon–dipolo ou dipolo induzido por moléculas polares próximas).
Como
é apolar (sem dipolo permanente), as forças do primeiro tipo (dipolo-dipolo) não ocorrem entre suas moléculas puras. Além disso, para haver ligação de hidrogênio é necessário que o hidrogênio esteja ligado a N, O ou F; no caso de
o H está ligado a Si, logo não existe ligação de hidrogênio entre as moléculas de silano.
Passo 4
Então sobra qual força domina: as forças de dispersão de London. Vou explicar didaticamente o que são e por que elas aparecem aqui.
- O que são forças de dispersão (London)? Mesmo em moléculas apolares, os elétrons estão em movimento e, em certo instante, a distribuição eletrônica pode ficar ligeiramente deslocada, criando um dipolo instantâneo. Esse dipolo instantâneo induz um dipolo temporário em uma molécula vizinha. A interação entre esses dipolos instantâneos e induzidos causa uma força atrativa de curto alcance — é a força de dispersão.
- Por que é relevante para
? Porque é apolar, então a única interação de van der Waals possível entre moléculas neutras é essa. Além disso, o silício é relativamente grande e tem mais elétrons que, por exemplo, o carbono em ; maior número de elétrons e maior volume eletrônico aumentam a polarizabilidade, tornando as forças de dispersão mais fortes do que em moléculas bem pequenas. Isso explica, por exemplo, tendências de pontos de ebulição entre análogos.
Passo 5
Comentário sobre outros efeitos: entre moléculas puras de
não teremos interações permanentes (dipolo-dipolo) nem ligações de hidrogênio. Interações do tipo íon–dipolo ou dipolo induzido só aparecem se houver íons ou moléculas polares presentes no ambiente; essas não são relevantes quando se considera apenas as moléculas de
isoladas entre si. Portanto, a contribuição prática entre moléculas de silano é essencialmente a dispersão de London (às vezes referida genericamente como forças de van der Waals).
Passo 6
Resumo pedagógico curto para decorar: moléculas apolares e simétricas (tetraédricas como
ou
) interagem principalmente por forças de dispersão de London; se a molécula fosse polar ou tivesse H ligado a N/O/F, outras forças seriam importantes.
Resposta
Forças de dispersão de London (forças de van der Waals dispersivas).