Qual dos compostos nos pares teria o ponto de ebulição mais alto? Por quê?
hexano ou octano
hexano ou octano
Passo 1
O que o enunciado pede: escolher, entre hexano e octano, qual composto tem o ponto de ebulição mais alto e explicar o porquê.
Informações fornecidas (ou óbvias pelo enunciado):
- Os compostos são o hexano e o octano.
- Fórmulas moleculares:
- Hexano:
. - Octano:
.
- Hexano:
Nada mais foi dado (sem imagens nem condições especiais), então vamos comparar propriedades físicas padrão dos dois.
Passo 2
Conceito importante: o que determina o ponto de ebulição?
- O ponto de ebulição de uma substância é a temperatura em que a pressão de vapor do líquido iguala a pressão externa (normalmente a pressão atmosférica).
- Para que um líquido ferva é preciso fornecer energia para vencer as forças intermoleculares que mantêm as moléculas juntas no líquido.
- Portanto, quanto maiores/mais fortes forem as forças intermoleculares, maior será a energia necessária para vaporizar e, em geral, maior será o ponto de ebulição.
Vou explicar as forças intermoleculares relevantes para hexano e octano.
Passo 3
Tipos de forças intermoleculares relevantes aqui:
- Alcanos (como hexano e octano) são moléculas apolares. Não há ligações de hidrogênio nem forças dipolo-dipolo permanentes importantes.
- A força intermolecular dominante é a força de dispersão de London (também chamada forças de van der Waals induzidas). Essas forças aparecem porque os elétrons se movem e criam dipolos instantâneos que induzem dipolos em moléculas vizinhas.
Fatores que aumentam as forças de dispersão:
- Maior massa molar → mais elétrons → dipolos instantâneos mais fortes.
- Maior área de superfície/forma alongada → melhor contato entre moléculas, maior interação.
Conclusão qualitativa: moléculas maiores e mais alongadas têm forças de dispersão mais fortes e, portanto, pontos de ebulição mais altos.
Passo 4
Comparando massa molar e tamanho (cálculo passo a passo):
- Usar massas atômicas aproximadas: carbono
g·mol^{-1}, hidrogênio g·mol^{-1}.
Calcular molaridade do hexano:
Calcular molaridade do octano:
Observação: o octano tem massa molar significativamente maior que o hexano (
vs
g·mol^{-1}), e também é uma cadeia mais longa (8 carbonos contra 6), logo maior área de superfície.
Passo 5
Ligando massa molar e energia de vaporização:
- Uma forma de ver a relação quantitativa é pela equação de Clausius–Clapeyron:
onde:
-
é a pressão de vapor, -
é a entalpia de vaporização (energia necessária para evaporar uma mol), -
é a constante dos gases, -
é a temperatura absoluta, -
é uma constante específica da substância. - Para uma substância com
maior, a pressão de vapor é menor a uma dada temperatura . Para que atinja a pressão atmosférica (condição de ebulição), é preciso uma temperatura maior — ou seja, maior ponto de ebulição. - Moléculas maiores/mais polares (ou com mais superfície de contato) tendem a ter
maiores por causa das forças intermoleculares mais fortes.
Passo 6
Dados experimentais (para referência e verificação da tendência):
- Ponto de ebulição típico do n-hexano:
. - Ponto de ebulição típico do n-octano:
.
Esses valores confirmam a previsão qualitativa: o octano ferve a uma temperatura bem mais alta que o hexano.
Passo 7
Observações adicionais úteis para a prova (dicas rápidas):
- Se comparar isômeros (mesma fórmula molecular, diferente ramificação), a cadeia mais ramificada costuma ter ponto de ebulição menor que a cadeia linear correspondente, porque ramificação reduz a área de contato e as forças de dispersão.
- Aqui estamos comparando compostos com fórmulas diferentes; a regra prática é: maior massa molar e maior área superficial → maior ponto de ebulição.
- Em uma resposta em prova, explique com: (i) alcamos são apolares → forças de dispersão dominantes; (ii) octano tem mais elétrons e maior superfície → forças de dispersão mais fortes → maior
→ maior temperatura necessária para ebulição.
Resposta
Octano