Em cada par de compostos a seguir, escolha aquele com o ponto de ebulição mais elevado. Explique sua resposta.
\mathrm{CH}_{4} ou \mathrm{CH}_{3} \mathrm{CH}_{3}

Passo 1

O enunciado pede: “Em cada par de compostos a seguir, escolha aquele com o ponto de ebulição mais elevado. Explique sua resposta.”
Os compostos dados são:
  • \mathrm{CH_{4}} (metano).
  • \mathrm{CH_{3}CH_{3}} (etano).
Informações explicitamente fornecidas: apenas as fórmulas químicas dos dois compostos.
O que é pedido: indicar qual dos dois tem maior ponto de ebulição e justificar essa escolha.

Passo 2

O que significa “ponto de ebulição” e qual grandeza física determina se um composto ferve a uma temperatura mais alta?
  • O ponto de ebulição é a temperatura em que a pressão de vapor do líquido iguala a pressão externa (por exemplo, 1 atm) e as moléculas conseguem escapar para a fase gasosa.
  • Quanto mais fortes forem as forças intermoleculares que mantêm as moléculas juntas no líquido, mais energia (temperatura) é necessária para separá‑las e, portanto, maior será o ponto de ebulição.
    Portanto, para comparar pontos de ebulição, devemos comparar as forças intermoleculares entre moléculas dos dois compostos.

Passo 3

Que tipos de forças intermoleculares aparecem em \mathrm{CH_{4}} e \mathrm{CH_{3}CH_{3}}?
  • Ambos são hidrocarbonetos apolares (ligações C–H e C–C são pouco polares), ou seja, não têm dipolo permanente importante nem ligações de hidrogênio.
  • Logo, o tipo dominante de interação entre moléculas em ambos é a força de dispersão de London (forças de van der Waals induzidas), que surge de flutuações temporárias da densidade eletrônica.
    Resumo: comparar a intensidade das forças de dispersão entre as moléculas de metano e etano.

Passo 4

Como comparar forças de dispersão entre duas moléculas? Regras práticas e por que elas valem:
  • A força de dispersão aumenta com a polarizabilidade da molécula. Polarizabilidade é a facilidade com que a nuvem eletrônica é distorcida; depende do número de elétrons e do volume (tamanho) da molécula.
  • Para moléculas do mesmo tipo (ambas apolares, semelhantes estruturalmente), uma maior massa molar e maior superfície de contato normalmente implicam maior polarizabilidade e, portanto, forças de dispersão mais fortes.
    Aplicando aos nossos casos:
  • Massa molar aproximada: M(\mathrm{CH_{4}})\approx16\,\mathrm{g\cdot mol^{-1}} e M(\mathrm{CH_{3}CH_{3}})\approx30\,\mathrm{g\cdot mol^{-1}}.
  • Etano tem mais elétrons e é maior (cadeia de dois carbonos) que metano (um carbono). Logo, etano é mais polarizável e interage por forças de dispersão mais intensas.

Passo 5

Consequência para os pontos de ebulição e exemplo numérico (regra prática):
  • Por ter forças de dispersão mais fortes, espera‑se que \mathrm{CH_{3}CH_{3}} tenha ponto de ebulição mais elevado que \mathrm{CH_{4}}.
  • Valores experimentais (para referência): ponto de ebulição do metano \approx -161{,}5^\circ\mathrm{C} e do etano \approx -88{,}6^\circ\mathrm{C}. Esses números confirmam a conclusão: etano ferve a uma temperatura muito mais alta que metano (ainda que ambos sejam gases à temperatura ambiente).
Dica prática para prova: quando os compostos são apolares e semelhantes em estrutura, compare massa molar e geometria (cadeia mais longa ou maior superfície → maior ponto de ebulição). Se apareceram ligações polares ou H‑ligação, essas podem vencer a comparação.

Passo 6

Recapitulando em linguagem simples e motivadora: etano tem mais massa e mais elétrons, então gruda melhor entre moléculas por forças de dispersão; por isso precisa de mais calor pra virar gás. Tu acertaria na prova lembrando: “maior massa/aparência → maior ebulição” para apolares. Vai dar certo!

Resposta

\mathrm{CH_{3}CH_{3}}

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