Qual composto em cada par tem o ponto de ebulição mais elevado? Explique usando conceitos de forças intermoleculares.
\mathrm{H}_{2} \mathrm{O} ou decano ( \mathrm{C}_{10} \mathrm{H}_{22} )

Passo 1

O enunciado pede para comparar o ponto de ebulição de \mathrm{H}_2\mathrm{O} e de decano \mathrm{C}_{10}\mathrm{H}_{22}, usando conceitos de forças intermoleculares. Vamos identificar quais interações dominam em cada substância e ver qual delas exige mais energia (calor) para passar ao estado gasoso.

Passo 2

Analisando \mathrm{H}_2\mathrm{O}:
\mathrm{H}_2\mathrm{O} é uma molécula polar e forma ligações de hidrogênio entre si. Cada molécula pode fazer até quatro ligações de hidrogênio ( O\!\\ -\!H\cdots O), além de apresentar dipolo– dipolo e forças de dispersão de London. A ligação de hidrogênio é forte (cerca de 20 a 40\:\mathrm{kJ/mol}), o que eleva significativamente o ponto de ebulição de \mathrm{H}_2\mathrm{O} para 100^\circ\mathrm{C} ( 1~atm).

Passo 3

Analisando o decano \mathrm{C}_{10}\mathrm{H}_{22}:
O decano é uma molécula apolar, sem possibilidade de ligação de hidrogênio ou dipolo-dipolo. Suas interações são apenas forças de dispersão de London. Porém, por ter elevado número de átomos de carbono e hidrogênio, possui grande superfície de contato e muitas eletrons móveis, o que resulta em dispersões bem fortes, requerendo bastante energia para vencer essas atrações.

Passo 4

Comparando as forças intermoleculares:
\mathrm{H}_2\mathrm{O}: forte ligação de hidrogênio, mas molécula de baixo peso molar.
\mathrm{C}_{10}\mathrm{H}_{22}: somente dispersão de London, porém muito intensa devido ao grande tamanho e massa da molécula.
Na prática, o decano \mathrm{C}_{10}\mathrm{H}_{22} tem ponto de ebulição em torno de 174^\circ\mathrm{C}, bem acima dos 100^\circ\mathrm{C} da água. Portanto, as dispersões em decano superam as ligações de hidrogênio da água neste caso.

Resposta

O decano \mathrm{C}_{10}\mathrm{H}_{22} tem ponto de ebulição mais elevado.

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