Coloque as seguintes substâncias em ordem crescente de volatilidade: \mathrm{CH}_{4}, \mathrm{CBr}_{4}, \mathrm{CH}_{2} \mathrm{Cl}_{2}, \mathrm{CH}_{3} \mathrm{Cl}, \mathrm{CHBr}_{3} e \mathrm{CH}_{2} \mathrm{Br}_{2}. Explique sua resposta.
Dada a fórmula molecular de várias substâncias, determine o tipo de forças intermoleculares presentes e classifique a força dessas forças. Quanto mais fracas as forças, mais volátil é a substância. Solve:
\mathrm{CBr}_{4}<\mathrm{CHBr}_{3}<\mathrm{CH}_{2} \mathrm{Br}_{2}<\mathrm{CH}_{2} \mathrm{Cl}_{2}<\mathrm{CH}_{3} \mathrm{Cl}<\mathrm{CH}_{4}
Quanto mais fracas as forças intermoleculares, menor a pressão de vapor, mais volátil é o composto. A ordem de aumento da volatilidade é a ordem de diminuição da força das forças intermoleculares. Por analogia com os pontos de ebulição de HCl e HBr , a tendência será dominada por forças de dispersão, embora quatro das moléculas ( \mathrm{CHBr}_{3}, \mathrm{CH}_{2} \mathrm{Br}_{2}, \mathrm{CH}_{2} \mathrm{Cl}_{2} e \mathrm{CH}_{3} \mathrm{Cl} ) sejam polares. Assim, a ordem de aumento da volatilidade é a ordem de diminuição das massas molares e da força das forças de dispersão.

Passo 1

O enunciado pede para ordenar seis substâncias \mathrm{CH}_{4}, \mathrm{CBr}_{4}, \mathrm{CH}_{2}\mathrm{Cl}_{2}, \mathrm{CH}_{3}\mathrm{Cl}, \mathrm{CHBr}_{3} e \mathrm{CH}_{2}\mathrm{Br}_{2} em ordem crescente de volatilidade. O conteúdo envolvido é forças intermoleculares (IMFs) — dispersão de London e dipolo–dipolo — e sua relação inversa com a volatilidade (quanto mais fortes as IMFs, menor a volatilidade).

Passo 2

Identificamos o tipo de IMF em cada molécula:
– Todas têm forças de dispersão de London.
– As moléculas \mathrm{CHBr}_{3}, \mathrm{CH}_{2}\mathrm{Br}_{2}, \mathrm{CH}_{2}\mathrm{Cl}_{2} e \mathrm{CH}_{3}\mathrm{Cl} são polares, logo apresentam também dipolo–dipolo.
\mathrm{CH}_{4} e \mathrm{CBr}_{4} são não polares, tendo apenas dispersão de London.

Passo 3

Volatilidade é inversamente proporcional à força das IMFs. A dispersão de London cresce com a massa molar e a polarizabilidade. O dipolo–dipolo adiciona rigidez extra, mas, para esta série, o fator dominante na ordem é a massa molar (forças de dispersão).

Passo 4

Comparamos os não polares:
\mathrm{CBr}_{4} (massa molar alta) → dispersão muito forte → volatilidade muito baixa.
\mathrm{CH}_{4} (massa molar baixa) → dispersão fraca → volatilidade alta.

Passo 5

Comparamos os polares pela massa molar (maior massa → dispersão mais forte → menor volatilidade):
\begin{aligned} \mathrm{CHBr}_{3}&\\ (\approx252{,}7\\ \mathrm{g/mol}),\\\ \mathrm{CH}_{2}\mathrm{Br}_{2}&\\ (\approx173{,}8\\ \mathrm{g/mol}),\\\ \mathrm{CH}_{2}\mathrm{Cl}_{2}&\\ (\approx84{,}9\\ \mathrm{g/mol}),\\\ \mathrm{CH}_{3}\mathrm{Cl}&\\ (\approx50{,}5\\ \mathrm{g/mol}). \end{aligned}
Logo, de menor a maior volatilidade entre elas:
\mathrm{CHBr}_{3} < \mathrm{CH}_{2}\mathrm{Br}_{2} < \mathrm{CH}_{2}\mathrm{Cl}_{2} < \mathrm{CH}_{3}\mathrm{Cl}.

Passo 6

Agora unimos todas as substâncias, do menor para o maior de volatilidade, colocando primeiro os de IMFs mais fortes (maior massa) e por fim o \mathrm{CH}_{4}, que é o mais volátil:
\mathrm{CBr}_{4} < \mathrm{CHBr}_{3} < \mathrm{CH}_{2}\mathrm{Br}_{2} < \mathrm{CH}_{2}\mathrm{Cl}_{2} < \mathrm{CH}_{3}\mathrm{Cl} < \mathrm{CH}_{4}.

Resposta

\mathrm{CBr}_{4} < \mathrm{CHBr}_{3} < \mathrm{CH}_{2}\mathrm{Br}_{2} < \mathrm{CH}_{2}\mathrm{Cl}_{2} < \mathrm{CH}_{3}\mathrm{Cl} < \mathrm{CH}_{4}.

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