- Considerando o tipo de interação intermolecular que a água faz e que cadeias carbônicas apolares fazem, justifique a imiscibilidade e a menor densidade dos alcanos, em relação à água.
Passo 1
O enunciado pede para explicar, com base nos tipos de interação intermolecular, por que os alcanos (cadeias carbônicas apolares) são imiscíveis em água e por que têm densidade menor. O conteúdo aqui é entender interações dipolo–dipolo e hidrogênio (água) versus forças de London (alcanos).
Passo 2
A água é uma molécula polar que forma extensas redes de ligação por ponte de hidrogênio. Cada molécula de água pode doar e receber ligações de hidrogênio, gerando coesão forte e alta energia de interação entre as próprias moléculas de água.
Já os alcanos são apolares e só interagem entre si por forças de dispersão de London, que são interações fracas e de curto alcance, dependentes de flutuações momentâneas de nuvem eletrônica.
Já os alcanos são apolares e só interagem entre si por forças de dispersão de London, que são interações fracas e de curto alcance, dependentes de flutuações momentâneas de nuvem eletrônica.
Passo 3
Para misturar duas substâncias, as interações cruzadas (água–alcano) teriam de compensar ou superar as interações água–água e alcano–alcano originais. Como não há ponte de hidrogênio entre água e alcano nem dipolo–dipolo significativo, a energia liberada pela interação cruzada é muito baixa. A mistura, portanto, é termodinamicamente desfavorável (entalpia de mistura ligeiramente positiva e ganho de entropia insuficiente), resultando em imiscibilidade.
Passo 4
Quanto à densidade, as moléculas de alcano não se aproximam tanto quanto as de água (ausência de ligações fortes) e, além disso, a estrutura linear ou ramificada ocupa mais volume relativo. Isso faz com que a massa por unidade de volume dos alcanos seja menor que a da água (densidade típica de alcanos entre
e
contra
da água).
Resposta
Os alcanos são imiscíveis em água porque as interações água–água (pontes de hidrogênio) são muito mais fortes que as interações água–alcano (forças de London), tornando energeticamente desfavorável a mistura. Além disso, como as forças entre moléculas de alcano são fracas e permitem maior espaçamento molecular, sua densidade fica abaixo da da água.