1. 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.

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 0,6 e 0,8 g\cdot c m^{-} ^{3} contra 1,0 g\cdot c m^{-} ^{3} 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.

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