Em cada par de compostos a seguir, escolha aquele com a maior viscosidade. Explique sua resposta baseando-se nas forças intermoleculares.
butano; e metano
butano; e metano
Passo 1
O enunciado pede: “Em cada par de compostos a seguir, escolha aquele com a maior viscosidade e explique baseado nas forças intermoleculares.” Os compostos do par são:
-
(metano). -
(butano).
Informações úteis que vou usar (peguei as fórmulas dos compostos no enunciado):
- Fórmulas:
e . - Massas molares aproximadas:
e . - Ambos são hidrocarbonetos apolares (ou praticamente apolares) — portanto as forças intermoleculares dominantes são forças de London (forças de dispersão).
Passo 2
O que é viscosidade (explicação didática)?
- Viscosidade é a “resistência ao escoamento” de um fluido. Uma forma simples de pensar: se empurrar camadas de fluido em direções diferentes, a viscosidade mede quanto elas “grudam” umas nas outras e resistem ao deslizamento.
- Em palavras de prova: quanto maiores as interações entre moléculas, mais elas puxam umas às outras quando tentam deslizar, e maior é a viscosidade.
Passo 3
Resumo das forças intermoleculares relevantes (aula curta e prática)
- Forças de London (dispersão): existem em todas as moléculas, são causadas por flutuações momentâneas da nuvem eletrônica que induzem dipolos instantâneos. A intensidade cresce com a polarizabilidade da molécula.
- Dipolo–dipolo e ligações de hidrogênio: não importantes aqui porque metano e butano são apolares (não têm dipolo permanente nem H ligado a O/N/F).
- Conclusão: comparar metano e butano reduz-se a comparar as forças de dispersão entre as moléculas.
Passo 4
O que determina a força de dispersão? (explicação passo a passo)
- Polarizabilidade: é a facilidade com que a nuvem eletrônica de uma molécula se distorce. Moléculas maiores e com mais elétrons são mais polarizáveis.
- Área de contato / forma: moléculas mais alongadas ou com maior superfície de contato podem interagir mais fortemente (maior sobreposição de nuvens eletrônicas ao se aproximarem).
- Logo, entre duas moléculas apolares, a que tem maior massa molecular e maior superfície tende a ter forças de dispersão mais fortes.
Passo 5
Aplicando ao par metano vs butano
- Metano
: pequena, pouca massa, poucas eletrons, baixa polarizabilidade. - Butano
: molécula muito maior (massa molar maior e maior superfície), mais elétrons, mais polarizável. - Portanto as forças de dispersão em
são significativamente mais fortes que em .
Passo 6
Como forças intermoleculares maiores afetam a viscosidade (ligando conceitos)
- Em líquidos: forças intermoleculares maiores impedem mais o deslizamento das camadas, aumentando bastante a viscosidade.
- Em gases: a dependência é mais sutil (viscosidade de gases depende de transporte de momento e do tamanho molecular), mas, em geral, entre gases de mesma natureza, moléculas maiores/leitosas tendem a apresentar viscosidades maiores na mesma temperatura ou, pelo menos, apresentam maior resistência ao fluxo quando comparadas entre si.
- Como ambos são hidrocarbonetos não polares e butano é bem maior que metano, espera-se que butano apresente maior viscosidade (seja na fase líquida próxima de sua temperatura de ebulição, ou mesmo comparando comportamento gasoso em condições usuais).
Passo 7
Resumo final da lógica (rápido para a prova)
- Ambos apolares → forças de London dominam.
- Butano tem maior massa e superfície → maior polarizabilidade → forças de dispersão mais fortes.
- Forças intermoleculares mais fortes → maior resistência ao escoamento → maior viscosidade.
- Conclusão: butano tem maior viscosidade que metano.
Resposta
butano