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 relevantes do enunciado (o que tenho sobre a substância):
- Fórmula molecular:
. - Cada carbono está ligado a três flúor (
) e a um hidrogênio ( ). - Não há outros átomos como
que formem ligações fortemente polarizadas no interior da própria molécula.
Passo 2
Determinar a geometria molecular e se a molécula é polar (tem dipolo permanente).
A geometria do carbono em
é aproximadamente tetraédrica: quatro ligações (
em três vértices e
no quarto). Cada ligação
é muito polar (o flúor é muito eletronegativo), enquanto
é praticamente apolar/levemente polar. Como existem três
não simetricamente dispostos em relação ao quarto substituinte (o H), os vetores dos dipolos
não se cancelam completamente. Portanto a molécula tem um dipolo elétrico permanente (é polar).
O que isso nos garante, qualitativamente:
- Há um momento dipolar permanente não nulo em
. - Conclusão: interação entre dipolos permanentes pode existir entre moléculas de
.
Passo 3
Força 1: forças de London (forças de dispersão de London / forças de van der Waals induzidas).
Definição e ideia física curta:
- Mesmo em moléculas sem dipolo permanente, as nuvens eletrônicas se movem e criam dipolos instantâneos momentâneos; esses dipolos induzem dipolos em moléculas vizinhas, causando uma atração fraca mas universal.
- Essas forças existem entre todas as moléculas, maiores quanto maior a polarizabilidade (nº de elétrons e facilidade de deformar a nuvem eletrônica).
Aplicação a
:
- Presente obrigatoriamente entre moléculas de
. Mesmo que o flúor reduz um pouco a polarizabilidade local, as forças de dispersão continuam atuando e costumam ser importantes para influenciar pontos de ebulição e solubilidade.
Passo 4
Força 2: forças dipolo–dipolo (interações de Keesom entre dipolos permanentes).
Definição e ideia física curta:
- Ocorrem entre moléculas que têm dipolo elétrico permanente; dipolos alinhados favoravelmente atraem-se (orientação dependente de temperatura).
- São geralmente mais fortes que dispersão em moléculas pequenas quando o dipolo permanente é significativo.
Aplicação a
:
- Como concluímos no Passo 2,
é uma molécula polar com dipolo permanente. Logo, moléculas vizinhas experimentarão atração dipolo–dipolo entre si (além das dispersões). - Importante na organização e propriedades físicas da substância (ex.: afeta viscosidade, ponto de ebulição relativamente ao análogo apolar).
Passo 5
Força 3: forças dipolo–induzido (interações de Debye) — menção e efeito.
Definição e ideia curta:
- Uma molécula polar pode induzir um dipolo em uma molécula vizinha apolar ou menos polarizável, gerando uma atração adicional.
- É uma contribuição intermediária entre dispersão e dipolo–dipolo.
Aplicação a
:
- Em amostras puras, moléculas de
podem induzir dipolos umas nas outras (mesmo que todas sejam polares, há sempre componentes induzidos). Portanto, dipolo–induzido também está presente como contribuição às interações totais.
Passo 6
Força 4: ligação de hidrogênio (avaliar se ocorre entre moléculas de
).
Critério para ligação de hidrogênio:
- É necessário ter um átomo de hidrogênio ligado diretamente a um átomo fortemente eletronegativo e com pares livres (tipicamente
, ou ) para que esse H atue como doador forte. - O aceitador típico é um átomo com pares não ligados (O, N, ou F) em outra molécula.
Aplicação a
:
- Embora haja átomos de flúor (possíveis aceitadores), o hidrogênio está ligado ao carbono (
), e um não é um doador de ligação de hidrogênio significativa (é muito pouco polar). Assim, entre moléculas de não se formam ligações de hidrogênio clássicas. Pode haver interações muito fracas comparáveis a interações eletrostáticas fracas, mas não são consideradas ligações de hidrogênio fortes/típicas.
Passo 7
Resumo e resposta final — listar as forças que realmente atuam entre moléculas de
e as que não atuam.
Entre moléculas de
atuam:
- Forças de dispersão de London (sempre presentes).
- Interações dipolo–dipolo (porque
é polar). - Interações dipolo–induzido (contribuição de Debye).
Não atuam (ou são negligenciáveis como ligações de hidrogênio):
- Ligações de hidrogênio clássicas entre moléculas de
(não há com atuando como doador).
Resposta
Forças de dispersão de London; interações dipolo–dipolo; interações dipolo–induzido. (Não há ligação de hidrogênio clássica entre moléculas de
.)