Qual dos compostos nos pares teria o ponto de ebulição mais alto? Por quê?
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: \mathrm{C_6H_{14}}.
    • Octano: \mathrm{C_8H_{18}}.
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:
  1. Maior massa molar → mais elétrons → dipolos instantâneos mais fortes.
  2. 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 =12,01 g·mol^{-1}, hidrogênio =1,008 g·mol^{-1}.
Calcular molaridade do hexano:
M_{\text{hexano}} = 6\times12,01 + 14\times1,008
M_{\text{hexano}} = 72,06 + 14,112 = 86,172\\ \text{g·mol}^{-1}\approx 86,17\\ \text{g·mol}^{-1}.
Calcular molaridade do octano:
M_{\text{octano}} = 8\times12,01 + 18\times1,008
M_{\text{octano}} = 96,08 + 18,144 = 114,224\\ \text{g·mol}^{-1}\approx 114,22\\ \text{g·mol}^{-1}.
Observação: o octano tem massa molar significativamente maior que o hexano ( 114,22 vs 86,17 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:
\ln p = -\dfrac{\Delta H_{\text{vap}}}{R\,T} + C,
onde:
  • p é a pressão de vapor,
  • \Delta H_{\text{vap}} é a entalpia de vaporização (energia necessária para evaporar uma mol),
  • R é a constante dos gases,
  • T é a temperatura absoluta,
  • C é uma constante específica da substância.
  • Para uma substância com \Delta H_{\text{vap}} maior, a pressão de vapor p é menor a uma dada temperatura T. Para que p 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 \Delta H_{\text{vap}} 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: \mathrm{bp_{hexano}} \approx 68,7^\circ\mathrm{C}.
  • Ponto de ebulição típico do n-octano: \mathrm{bp_{octano}} \approx 125,6^\circ\mathrm{C}.
    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 \Delta H_{\text{vap}} → maior temperatura necessária para ebulição.

Resposta

Octano

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