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 dadas (ou óbvias do enunciado):
Informações dadas (ou óbvias do enunciado):
- A substância considerada é
(silano). - Preciso dizer quais interações intermoleculares ocorrem entre moléculas idênticas dessa substância.
Passo 2
Breve revisão das forças intermoleculares que vou considerar (explicação didática e simples):
- Forças de dispersão (forças de London): surgem porque os elétrons em uma molécula estão em movimento; isso cria dipolos instantâneos que induzem dipolos em moléculas vizinhas. Essas interações existem entre todas as moléculas, mesmo as apolares. São chamadas às vezes de forças de van der Waals.
- Forças dipolo–dipolo permanentes: ocorrem entre moléculas que têm um dipolo elétrico permanente (ou seja, moléculas polares). Atração entre regiões parcialmente positivas e parcialmente negativas de moléculas vizinhas.
- Ligações de hidrogênio: um caso forte e específico de interação dipolo–dipolo que exige um hidrogênio ligado covalentemente a um átomo eletronegativo muito forte (tipicamente F, O ou N) e um par de elétrons livres em outra molécula.
- Interações dipolo–induzido (ou induzido–induzido): termo técnico que inclui as forças de dispersão; também existe dipolo permanente induzindo um dipolo numa molécula vizinha (dipolo–induzido), mas isto pressupõe a presença de pelo menos uma espécie polar.
Obs.: vou usar exemplos simples: água () mostra ligação de hidrogênio; mostra dipolo–dipolo; gases nobres e têm principalmente dispersão.
Passo 3
Determinar a polaridade da molécula
(passo-chave para decidir quais forças podem ocorrer):
- Geometria:
tem geometria tetraédrica (átomo de Si no centro e quatro H nos vértices). Essa geometria é simétrica. - Polaridade das ligações Si–H: eletronegatividades aproximadas:
e . A diferença é pequena, logo cada ligação Si–H é apenas levemente polar, com pequeno deslocamento de carga. Em Teoria básica: quando vetores dipolo das quatro ligações em um tetraedro são simétricos, eles se cancelam. - Conclusão deste passo (sem ainda rotular as forças): a molécula é, na prática, apolar (dipolo permanente resultante aproximadamente nulo) por causa da simetria tetraédrica.
Passo 4
Consequências da apolaridade para as forças possíveis:
- Se não há dipolo permanente, as forças dipolo–dipolo permanentes entre moléculas idênticas ficam descartadas.
- Para haver ligação de hidrogênio entre moléculas iguais, seria necessário que o hidrogênio estivesse ligado a F, O ou N (doadores fortes). Em
o hidrogênio está ligado a Si, que não é suficientemente eletronegativo para criar o tipo de H ligado a F/O/N; portanto ligação de hidrogênio também não ocorre. - Ainda resta considerar interações que não exigem dipolo permanente: as forças de dispersão (instantâneas) e fenômenos relacionados a dipolos induzidos.
Passo 5
Explicando por que as forças de dispersão (London) são as relevantes e como avaliá-las:
- Toda molécula com nuvem eletrônica tem flutuações instantâneas de densidade eletrônica que geram dipolos temporários; essas flutuações induzem dipolos em moléculas vizinhas e resultam em atração. Essas são as forças de dispersão.
- A intensidade das forças de dispersão cresce com a polarizabilidade (facilidade de distorção da nuvem eletrônica) e com o tamanho/número de elétrons da molécula. Como
tem um átomo central mais pesado e mais elétrons que , sua polarizabilidade é maior, logo as forças de dispersão entre moléculas de são mais fortes que entre moléculas de . - Ilustração numérica simples (para intuição): pontos de ebulição indicam intensidade das forças intermoleculares;
tem ponto de ebulição por volta de e por volta de . O fato de ferver a temperatura menos baixa que confirma forças de dispersão mais fortes em . - Resumo didático: em uma amostra pura de
(moléculas idênticas, sem íons ou moléculas polares presentes), a interação que sempre existe e que será predominante é a dispersão de London (dipolo instantâneo — dipolo induzido).
Passo 6
Observações finais para a prova (dicas práticas e como responder rapidamente):
- Estratégia rápida em prova: identificar geometria + diferença de eletronegatividade para saber se há dipolo permanente; se for apolar e não houver H ligado a F/O/N, marque apenas dispersão de London.
- Frase curta que costuma resolver a questão: “Molécula simétrica + ligações Si–H não formam ligações de hidrogênio => apenas forças de dispersão.”
- Se pedirem justificar: diga que a molécula é apolar (tetraédrica) e que H não está ligado a F/O/N, e cite a polarizabilidade para explicar intensidade relativa.
Resposta
Forças de dispersão de London (forças de van der Waals induzidas).