(Bursten, Brown, Lemay 2008) - Explique, em termos de interações interpartículas, as diferenças em cada caso:
(a)
entra em ebulição a
, enquanto
a
;
(a)
Passo 1
O enunciado pede para explicar, usando interações interpartículas, por que o ponto de ebulição de
(
) é muito maior que o de
(
). O conteúdo da matéria são as forças intermoleculares: ligações de hidrogênio, dipolo–dipolo e forças de dispersão (London). Para resolver, vamos identificar quais dessas interações estão presentes em cada substância e comparar suas intensidades.
Passo 2
Em
temos
. forças de dispersão (presentes em todas as moléculas neutras);
. dipolo–dipolo, pois a molécula é polar;
. ligações de hidrogênio entre o átomo de hidrogênio ligado ao oxigênio (
OH) de uma molécula e o par de elétrons não ligantes do oxigênio de outra molécula.
Como o oxigênio é bastante eletronegativo e pequeno, essas ligações de hidrogênio são fortes, exigindo grande energia para separar as moléculas no estado líquido e gerando um alto ponto de ebulição de .
Como o oxigênio é bastante eletronegativo e pequeno, essas ligações de hidrogênio são fortes, exigindo grande energia para separar as moléculas no estado líquido e gerando um alto ponto de ebulição de
Passo 3
Em
ocorrem
. forças de dispersão, que aqui podem ser até um pouco mais fortes que em
por conta da maior polarizabilidade do enxofre;
. um dipolo moderado, já que a ligação S–H é pouco polar (enxofre tem eletronegatividade menor que oxigênio e orbitais mais difusos).
Porém, não se formam ligações de hidrogênio significativas envolvendo S–H, pois o hidrogênio ligado ao enxofre não é suficientemente para interagir fortemente com pares livres em átomos vizinhos. Sem essas pontes fortes, basta relativamente pouca energia para vaporizar o líquido, resultando num ponto de ebulição de apenas
.
Porém, não se formam ligações de hidrogênio significativas envolvendo S–H, pois o hidrogênio ligado ao enxofre não é suficientemente
Passo 4
Comparando os dois casos, a grande diferença está na presença de ligações de hidrogênio eficazes em
e sua ausência em
. Mesmo com forças de dispersão levemente mais fortes em
, elas não compensam a falta das pontes de hidrogênio, de modo que o metanotiol apresenta ponto de ebulição muito inferior ao do metanol.
Resposta
O metanol (
) forma ligações de hidrogênio fortes via grupo
OH, elevando seu ponto de ebulição a
, enquanto o metanotiol (
), com ligação S–H pouco polar e sem H-bond significativas, depende principalmente de forças de dispersão e atinge apenas
.