Determine que tipo de forças intermoleculares as substâncias (interação dela com ela mesmo) a seguir podem realizar? Pode ser mais de uma força intermolecular em alguns casos.
Passo 1
O que o problema pede: determinar que tipos de forças intermoleculares (interação da substância consigo mesma) a substância
pode realizar.
Informações que temos do enunciado: a substância é metanol, fórmula . Não foi dada mais informação experimental, então vamos deduzir a partir da estrutura e dos átomos presentes.
Informações que temos do enunciado: a substância é metanol, fórmula
Passo 2
Esboço da estrutura e identificação de ligações importantes. A fórmula pode ser escrita de maneira estrutural como
O átomo de oxigênio tem dois pares isolados (lone pairs). As ligações relevantes são:
-
: praticamente apolar; -
: polar, porque oxigênio é mais eletronegativo que carbono; -
: bastante polar, porque oxigênio é muito mais eletronegativo que hidrogênio.
Para convencer: valores típicos de eletronegatividade (escala de Pauling) são aproximadamente
Assim a diferença
e
, indicando ligações claramente polares envolvendo o oxigênio.
Passo 3
Força universal: forças de London (forças de dispersão).
Explicação didática: todo átomo ou molécula tem elétrons que se movimentam, e em um dado instante a distribuição eletrônica pode ficar assimétrica, gerando um dipolo instantâneo. Esse dipolo instantâneo induz dipolos em moléculas vizinhas, resultando numa atração chamada força de dispersão de London.
Aplicando ao metanol: mesmo sendo uma molécula polar, ela também apresenta sempre forças de London. Para moléculas pequenas como essas forças não são as dominantes (são mais fracas que o enlace de hidrogênio), mas estão presentes e contribuem para a coesão.
Explicação didática: todo átomo ou molécula tem elétrons que se movimentam, e em um dado instante a distribuição eletrônica pode ficar assimétrica, gerando um dipolo instantâneo. Esse dipolo instantâneo induz dipolos em moléculas vizinhas, resultando numa atração chamada força de dispersão de London.
Aplicando ao metanol: mesmo sendo uma molécula polar, ela também apresenta sempre forças de London. Para moléculas pequenas como
Passo 4
Forças dipolo–dipolo (entre dipolos permanentes).
Conceito: moléculas com distribuição de cargas não simétrica têm dipolo permanente; dipolos permanentes interagem atraindo-se orientacionalmente (pólos opostos se aproximam).
Aplicação ao metanol: devido às ligações e
a molécula tem dipolo permanente (vetor resultante apontando para o oxigênio). Logo, molécula
pode interagir com outra
por forças dipolo–dipolo. Essas interações são de intensidade intermediária e aumentam a energia necessária para separar as moléculas (por exemplo, elevam o ponto de ebulição em comparação com moléculas apolares de massa similar).
Conceito: moléculas com distribuição de cargas não simétrica têm dipolo permanente; dipolos permanentes interagem atraindo-se orientacionalmente (pólos opostos se aproximam).
Aplicação ao metanol: devido às ligações
Passo 5
Ligação de hidrogênio (hydrogen bonding).
Definição clara e prática: considera-se ligação de hidrogênio quando há um hidrogênio ligado covalentemente a um átomo muito eletronegativo (normalmente ,
ou
) e esse hidrogênio interage fortemente com um par eletrônico não ligado (lone pair) de outro átomo
,
ou
numa molécula vizinha. É uma interação mais forte que dipolo–dipolo comum, mas muito mais fraca que ligações covalentes.
No caso de :
Definição clara e prática: considera-se ligação de hidrogênio quando há um hidrogênio ligado covalentemente a um átomo muito eletronegativo (normalmente
No caso de
- existe um hidrogênio diretamente ligado ao oxigênio (
), portanto há possibilidade de doação de prótons parciais para formar ligação de hidrogênio; - o oxigênio possui dois pares isolados, portanto pode aceitar uma ligação de hidrogênio de outra molécula de metanol.
Exemplo de interação entre duas moléculas:
onde a linha pontilhada indica uma ligação de hidrogênio entre o hidrogênio do grupo
de uma molécula e um par isolado do oxigênio da outra. Assim, o metanol AGE tanto como doador quanto como aceitador de ligações de hidrogênio.
Passo 6
Observações finais sobre força relativa e consequências práticas (curta e motivadora):
- Em ordem aproximada de intensidade: ligação de hidrogênio > dipolo–dipolo > forças de London (para este caso particular, a ligação de hidrogênio é a que mais influencia propriedades como ponto de ebulição e solubilidade em água).
- Resultado prático conhecido:
é líquida à temperatura ambiente e miscível com água precisamente por causa das ligações de hidrogênio e do caráter polar.
Resposta
Forças de dispersão de London (forças de Van der Waals).
Forças dipolo–dipolo (entre dipolos permanentes).
Ligações de hidrogênio (a atua como doadora e o
como aceitadora).
Forças dipolo–dipolo (entre dipolos permanentes).
Ligações de hidrogênio (a