Em cada par de compostos a seguir, escolha aquele com a maior viscosidade. Explique sua resposta baseando-se nas forças intermoleculares.
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:
  • \mathrm{CH_4} (metano).
  • \mathrm{C_4H_{10}} (butano).
Informações úteis que vou usar (peguei as fórmulas dos compostos no enunciado):
  • Fórmulas: \mathrm{CH_4} e \mathrm{C_4H_{10}}.
  • Massas molares aproximadas: M_{\mathrm{CH_4}} = 16,04\\ \mathrm{g\\ mol^{-1}} e M_{\mathrm{C_4H_{10}}} = 58,12\\ \mathrm{g\\ mol^{-1}}.
  • 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 \mathrm{CH_4}: pequena, pouca massa, poucas eletrons, baixa polarizabilidade.
  • Butano \mathrm{C_4H_{10}}: molécula muito maior (massa molar maior e maior superfície), mais elétrons, mais polarizável.
  • Portanto as forças de dispersão em \mathrm{C_4H_{10}} são significativamente mais fortes que em \mathrm{CH_4}.

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

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