Amônia
, metilamina
e etilamina
são gases à temperatura ambiente, enquanto a propilamina
é um líquido à temperatura ambiente. Explique essas observações.
Passo 1
Beleza, olha o que a questão pede: temos quatro aminas—amônia (NH₃), metilamina (CH₃NH₂), etilamina (CH₃CH₂NH₂) e propilamina (CH₃CH₂CH₂NH₂)—sendo as três primeiras gases à temperatura ambiente (≈25 °C) e a propilamina um líquido. O conteúdo aqui é ligado a pontos de ebulição e forças intermoleculares. Para explicar certinho, vamos precisar entender como o peso molecular e os tipos de interação (forças de London, dipolo-dipolo e ligação de hidrogênio) afetam se um composto é gás ou líquido nessa temperatura.
Passo 2
Antes de tudo, a gente lembra que o estado físico (gás, líquido ou sólido) a 25 °C depende do ponto de ebulição (Tₑb) do composto:
- Se Tₑb < 25 °C → o composto é gás.
- Se Tₑb > 25 °C → o composto é líquido.
Agora, para cada amina, os pontos de ebulição aproximados são:
• NH₃: Tₑb = −33 °C
• CH₃NH₂: Tₑb = −6 °C
• CH₃CH₂NH₂: Tₑb ≈ 16,6 °C
• CH₃CH₂CH₂NH₂: Tₑb ≈ 48,6 °C
• NH₃: Tₑb = −33 °C
• CH₃NH₂: Tₑb = −6 °C
• CH₃CH₂NH₂: Tₑb ≈ 16,6 °C
• CH₃CH₂CH₂NH₂: Tₑb ≈ 48,6 °C
Como dá pra ver, as três primeiras têm Tₑb bem abaixo de 25 °C (logo são gases) e a propilamina está acima (por isso é líquido).
Passo 3
Beleza, mas por que esses pontos de ebulição sobem conforme aumentamos a cadeia de carbono? A explicação está nas forças intermoleculares. Toda molécula sofre:
- Forças de London (dispersion forces) – existem em todas as moléculas e vêm do movimento de elétrons que cria dipolos instantâneos;
- Dipolo-dipolo – atração entre moléculas polares;
- Ligação de hidrogênio – caso onde H ligado a N (ou O, F) interage com par de elétrons não-ligantes de outro N (ou O, F).
Aqui, todas as aminas têm N–H, então conseguem formar ligação de hidrogênio umas com as outras. Essa força é parecida nos quatro compostos. A grande diferença vem das forças de London: quanto maior a massa molar e a área de contato entre moléculas, mais fortes ficam essas forças de dispersão.
Passo 4
Vamos relacionar massa molar e London:
– NH₃ tem massa 17 g/mol → pouca nuvem de elétrons → forças de London fracas → ebulição muito baixa.
– CH₃NH₂ (31 g/mol) e CH₃CH₂NH₂ (45 g/mol) já são mais pesadas, então as dispersões aumentam e os Tₑb sobem (de −6 °C a 16,6 °C), mas ainda abaixo de 25 °C.
– CH₃CH₂CH₂NH₂ (59 g/mol) é bem maior → forças de London fortes o suficiente para empurrar o Tₑb para 48,6 °C → líquido a 25 °C.
– NH₃ tem massa 17 g/mol → pouca nuvem de elétrons → forças de London fracas → ebulição muito baixa.
– CH₃NH₂ (31 g/mol) e CH₃CH₂NH₂ (45 g/mol) já são mais pesadas, então as dispersões aumentam e os Tₑb sobem (de −6 °C a 16,6 °C), mas ainda abaixo de 25 °C.
– CH₃CH₂CH₂NH₂ (59 g/mol) é bem maior → forças de London fortes o suficiente para empurrar o Tₑb para 48,6 °C → líquido a 25 °C.
Resumindo: a ligação de hidrogênio é parecida em todas elas, mas o aumento da cadeia aumenta muito as forças de London, elevando o ponto de ebulição.
Resposta
As primeiras três aminas são gases porque, embora formem ligação de hidrogênio, têm massa molar pequena e forças de London fracas, resultando em pontos de ebulição abaixo de 25 °C. A propilamina, com cadeia maior, apresenta forças de dispersão (London) suficientemente fortes para elevar o ponto de ebulição a ≈48,6 °C, tornando-a líquida à temperatura ambiente.