Descreva o que se entende por “forças intermoleculares”. Explique como as forças intermoleculares podem afetar a solubilidade química.
Passo 1
O enunciado pede duas coisas: (1) descrever o que se entende por “forças intermoleculares” e (2) explicar como essas forças podem afetar a solubilidade de uma substância.
Informações relevantes implícitas no enunciado: precisamos falar do que são essas forças (origem, tipos e intensidade) e relacioná‑las ao processo de dissolução (o que favorece ou atrapalha que uma substância se dissolva num solvente).
Informações relevantes implícitas no enunciado: precisamos falar do que são essas forças (origem, tipos e intensidade) e relacioná‑las ao processo de dissolução (o que favorece ou atrapalha que uma substância se dissolva num solvente).
Passo 2
O que são “forças intermoleculares” (definição simples e intuitiva).
Forças intermoleculares são as atrações e repulsões elétricas que existem entre moléculas (ou entre íons e moléculas) — ou seja, são as interações que mantêm moléculas próximas umas das outras quando não há ligações químicas covalentes diretamente ligando átomos de moléculas diferentes. Essas forças são responsáveis por propriedades macroscópicas como ponto de ebulição, estado físico à temperatura ambiente e solubilidade. Pense nelas como “colas fracas” que unem as partículas: algumas colas são mais fortes (por exemplo, íon–dipolo) e outras bem fracas (por exemplo, forças de London).
Forças intermoleculares são as atrações e repulsões elétricas que existem entre moléculas (ou entre íons e moléculas) — ou seja, são as interações que mantêm moléculas próximas umas das outras quando não há ligações químicas covalentes diretamente ligando átomos de moléculas diferentes. Essas forças são responsáveis por propriedades macroscópicas como ponto de ebulição, estado físico à temperatura ambiente e solubilidade. Pense nelas como “colas fracas” que unem as partículas: algumas colas são mais fortes (por exemplo, íon–dipolo) e outras bem fracas (por exemplo, forças de London).
Passo 3
Principais tipos de forças intermoleculares — explicação didática e exemplos
- Forças de dispersão (ou forças de London / induzidas-induzidas): surgem por flutuações momentâneas na distribuição eletrônica de uma molécula que induzem dipolos temporários nas vizinhas. Presentes em todas as moléculas; dominantes em moléculas apolares (ex.: gases nobres, hexano). São geralmente as mais fracas, mas aumentam com o tamanho/numero de elétrons.
- Dipolo–dipolo (permanente–permanente): entre moléculas polares que têm separação de cargas permanente (ex.: cloreto de hidrogênio, HCl). Moléculas com dipolo permanente se alinham de modo que cargas opostas se atraem.
- Ligação por hidrogênio (um caso especial e forte de dipolo–dipolo): ocorre quando H ligado a F, O ou N interage com um par de elétrons livres em outra molécula (ex.: água, etanol). É mais forte que um dipolo–dipolo comum e explica altos pontos de ebulição da água.
- Íon–dipolo: entre íons (como Na+, Cl−) e moléculas polares (como H2O). Muito importante em dissolução de sais em água; pode ser bastante forte.
Ordem típica qualitativa de força (do mais fraco ao mais forte, em média):
Passo 4
Origem física (breve) — por que existem essas forças?
Tudo é eletrostática: cargas (parciais ou totais) se atraem ou se repelem. As forças de dispersão vêm de flutuações quânticas da nuvem eletrônica; dipolos vêm de diferenças de eletronegatividade e arranjo dos átomos; ligação por hidrogênio é um caso forte onde o hidrogênio fica muito exposto; íon–dipolo é atração entre carga total e dipolo. Entender isso ajuda a prever quais interações vão dominar quando duas espécies se encontram.
Tudo é eletrostática: cargas (parciais ou totais) se atraem ou se repelem. As forças de dispersão vêm de flutuações quânticas da nuvem eletrônica; dipolos vêm de diferenças de eletronegatividade e arranjo dos átomos; ligação por hidrogênio é um caso forte onde o hidrogênio fica muito exposto; íon–dipolo é atração entre carga total e dipolo. Entender isso ajuda a prever quais interações vão dominar quando duas espécies se encontram.
Passo 5
Energia da dissolução — como decidir se algo se dissolve (ideia energética simples).
Para dissolver uma substância é preciso, basicamente, três passos energéticos:
Para dissolver uma substância é preciso, basicamente, três passos energéticos:
- Separar partículas do soluto (quebrar interações soluto–soluto) — geralmente endotérmico.
- Separar partículas do solvente para abrir espaço (quebrar interações solvente–solvente) — geralmente endotérmico.
- Formar interações soluto–solvente (solvatação) — geralmente exotérmico.
Podemos escrever qualitativamente:
onde
é a energia liberada quando soluto e solvente interagem. Se a energia liberada ao formar as interações soluto–solvente compensa (ou supera) as energias necessárias para separar soluto e solvente, a dissolução é energeticamente favorável. Além da energia, a entropia (
) também importa: mistura geralmente aumenta entropia, ajudando a dissolução, especialmente para sólidos iônicos pequenos em água.
Passo 6
“Like dissolves like” — explicação prática e como usar isso na prova
Princípio prático: substâncias com tipos e intensidades de interações semelhantes tendem a ser solúveis entre si. Em outras palavras, solventes polares dissolvem solutos polares (ou iônicos) porque conseguem formar interações fortemente favoráveis (dipolo–dipolo, ligação por hidrogênio, íon–dipolo). Solventes apolares dissolvem solutos apolares porque ambos dependem principalmente de forças de dispersão.
Como aplicar em prova: compare (a) interações soluto–soluto, (b) interações solvente–solvente e (c) possíveis interações soluto–solvente. Se (c) for comparável ou maior que (a)+(b) em “favorabilidade”, a dissolução tende a ocorrer.
Princípio prático: substâncias com tipos e intensidades de interações semelhantes tendem a ser solúveis entre si. Em outras palavras, solventes polares dissolvem solutos polares (ou iônicos) porque conseguem formar interações fortemente favoráveis (dipolo–dipolo, ligação por hidrogênio, íon–dipolo). Solventes apolares dissolvem solutos apolares porque ambos dependem principalmente de forças de dispersão.
Como aplicar em prova: compare (a) interações soluto–soluto, (b) interações solvente–solvente e (c) possíveis interações soluto–solvente. Se (c) for comparável ou maior que (a)+(b) em “favorabilidade”, a dissolução tende a ocorrer.
Passo 7
Exemplos concretos e explicação passo a passo
- Sal de mesa (
) em água:
-
tem fortes interações íon–íon na rede cristalina (alta energia de rede). - Água forma fortes interações íon–dipolo com Na+ e Cl− (solvatação), liberando muita energia.
- Conclusão: água consegue compensar a energia de separação dos íons →
solúvel.
- Óleo (mistura de hidrocarbonetos apolares) em água:
- Moléculas de óleo interagem por dispersão entre si; água interage fortemente por ligações de hidrogênio entre moléculas de água.
- Água não forma interações favoráveis com hidrocarbonetos (pouco dipolo e sem H ligado a O/N/F).
- Conclusão: energia de interação água–óleo é baixa → imiscibilidade (não se misturam).
- Etanol (
) em água:
- Etanol é polar e faz H‑bond com água; também tem parte apolar.
- Resultado: miscível em todas as proporções com água quando a cadeia é curta (como etanol).
- Iodo (
) em tetracloreto de carbono (CCl4): ambos apolares (forças de dispersão) → solubilidade boa.
Passo 8
Efeitos adicionais e exceções úteis para lembrar
- Tamanho e forma: moléculas grandes apolares têm grandes forças de dispersão e costumam dissolver outras apolares; porém grandes cadeias hidrocarbonadas podem tornar um álcool menos solúvel em água.
- Temperatura: para muitos sólidos, solubilidade aumenta com T; para gases, solubilidade em líquidos geralmente diminui com T. Isso tem a ver com termos energéticos e entropia.
- Energia de rede (sais) pode ser tão grande que mesmo água não solubiliza sem aquecimento ou reações químicas.
- Solubilidade não é só termodinâmica; cinética e formação de agregados (ex.: surfactantes formando micelas) alteram o comportamento observado.
Passo 9
Dicas de raciocínio rápido para prova (passo a passo que você pode seguir)
- Identifique se soluto e solvente são polares, apolares ou iônicos.
- Liste as principais forças intermoleculares que cada um tem (H‑bond, dipolo–dipolo, dispersão, íon–dipolo).
- Compare: haverá interações fortes soluto–solvente? Se sim, é provável que dissolva; se não, provável que não dissolva.
- Pense em energia: é preciso quebrar interações internas; o que se ganha ao formar novas interações?
- Verifique efeitos especiais (cadeia longa, temperatura, formação de complexos, reações ácido‑base).
Esse check‑list te ajuda a justificar respostas com base nas forças intermoleculares.
Resposta
Forças intermoleculares são as atrações e repulsões elétricas entre moléculas (e entre íons e moléculas) — exemplos: forças de dispersão, dipolo–dipolo, ligação por hidrogênio e íon–dipolo — que determinam propriedades físicas.
Essas forças afetam a solubilidade porque, para dissolver, é preciso superar as interações soluto–soluto e solvente–solvente e formar interações soluto–solvente; quando as interações formadas entre soluto e solvente são suficientemente fortes (ou compatíveis) para compensar as energias quebradas e as contribuições de entropia, a substância se dissolve — daí o princípio prático “like dissolves like”.
Essas forças afetam a solubilidade porque, para dissolver, é preciso superar as interações soluto–soluto e solvente–solvente e formar interações soluto–solvente; quando as interações formadas entre soluto e solvente são suficientemente fortes (ou compatíveis) para compensar as energias quebradas e as contribuições de entropia, a substância se dissolve — daí o princípio prático “like dissolves like”.