Apresente motivos que explicam por que CO2 é um gás e o SiO2 é um sólido.

Passo 1

Resumo da questão: precisamos explicar por que o CO2 é um gás à temperatura ambiente e o SiO2 é um sólido.
Conteúdo: estados físicos da matéria, tipos de ligações químicas (covalentes simples versus rede covalente) e forças intermoleculares.
O que vamos usar:
  • Estrutura molecular de cada substância
  • Polaridade e forças de atração entre moléculas
  • Conceito de rede covalente 3D

Passo 2

Antes de tudo, lembraremos o que faz uma substância ser gás ou sólido:
  • Gás: as partículas (moléculas ou átomos) têm poucas atrações entre si e se movem livremente, ocupando todo o volume disponível.
  • Sólido: as partículas estão presas em posições fixas por forças fortes, formando uma estrutura rígida e com forma própria.
Para entender as forças entre partículas, precisamos distinguir dois cenários:
  1. Moléculas discretas (ex.: CO2) unidas por forças intermoleculares (dispersionais, dipolo, ligações de hidrogênio etc.).
  2. Rede covalente 3D (ex.: SiO2) em que cada átomo está ligado fortemente a vários vizinhos por ligações covalentes contínuas.

Passo 3

Analisando o CO2:
  1. Estrutura: molécula linear, fórmula O=C=O.
  2. Polaridade: por ser simétrica, o momento de dipolo resultante é zero → molécula apolar.
  3. Forças intermoleculares: apenas forças de London (forças de dispersão), que são fracas.
  4. Consequência: ponto de sublimação baixo (cerca de -78,5 ^circC), moléculas escapam facilmente umas das outras e ficam no estado gasoso à temperatura ambiente.

Passo 4

Analisando o SiO2:
  1. Estrutura: não existe “molécula” SiO2 isolada; forma-se uma rede covalente tridimensional (ex.: sílica, quartzo).
  2. Ligações: cada átomo de silício faz quatro ligações covalentes fortes com oxigênios vizinhos, e cada oxigênio se liga a dois silícios, criando uma malha 3D.
  3. Forças internas: laços covalentes são muito mais fortes que forças de London ou dipolo.
  4. Consequência: altíssimo ponto de fusão (acima de 1,700 ^circC), estrutura rígida, logo é sólido à temperatura ambiente.

Passo 5

Comparando:
  • CO2: moléculas/apolares + interações fracas → gás.
  • SiO2: rede covalente 3D + ligações fortes → sólido.

Resposta

  1. CO2 forma moléculas lineares apolares, unidas só por fracas forças de dispersão (London), resultando em baixo ponto de sublimação e estado gasoso.
  2. SiO2 forma uma rede covalente tridimensional, com ligações sigma fortes entre Si e O, o que exige muita energia para romper e mantém o sólido estável.

Exercícios relacionados