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 enunciado pede: identificar quais tipos de forças intermoleculares (ou interações entre unidades da própria substância) ocorrem em
.
Informações fornecidas e úteis (fatos que sabemos sobre a substância):
Informações fornecidas e úteis (fatos que sabemos sobre a substância):
-
é um composto iônico formado por íons e o ânion poliatômico . - Não há átomos de hidrogênio no composto (logo, não há grupos –H ligados que possam fazer ligações de hidrogênio entre unidades de
). - O ânion
tem geometria aproximadamente tetraédrica e, devido à sua simetria, não possui dipolo elétrico permanente significativo (é um ânion com carga distribuída).
Passo 2
Força íon–íon (interação iônica) — por que é a principal interação.
Explicação didática: em sólidos iônicos como as unidades não são moléculas neutras, são íons carregados que se atraem por forças eletrostáticas. A intensidade dessa força entre duas cargas pontuais é dada pela lei de Coulomb:
Explicação didática: em sólidos iônicos como
onde
é a força de atração (ou repulsão),
é a constante eletrostática,
e
são as cargas elétricas das partículas e
é a distância entre elas.
Aplicando ao nosso caso: (para
) e
(para
). Essas grandes cargas opostas geram fortes interações eletrostáticas que mantêm o retículo cristalino — por isso chamamos de ligações/forças iônicas (ou forças Coulombianas). Na prova: quando o composto é iônico, sempre pense primeiro em interação íon–íon como dominante.
Aplicando ao nosso caso:
Passo 3
Forças de dispersão (forças de London) — presença universal e papel aqui.
Explicação didática: forças de dispersão são causadas por flutuações temporárias na distribuição eletrônica que induzem dipolos instantâneos. Essas forças existem entre quaisquer partículas com elétrons (átomos, íons, moléculas), são sempre presentes embora geralmente fracas comparadas às forças iônicas. Em mesmo que as interações iônicas dominem, as forças de dispersão existem entre as nuvens eletrônicas dos íons e contribuem de forma pequena para a energia total. Na prova: “sempre lembrar — London está sempre lá”.
Explicação didática: forças de dispersão são causadas por flutuações temporárias na distribuição eletrônica que induzem dipolos instantâneos. Essas forças existem entre quaisquer partículas com elétrons (átomos, íons, moléculas), são sempre presentes embora geralmente fracas comparadas às forças iônicas. Em
Passo 4
Interação íon–induzido (polarização, ion–induced dipole) — possível contribuição.
Explicação didática: um íon com carga pode polarizar a nuvem eletrônica de um íon vizinho (ou de uma molécula neutra), criando um dipolo induzido que gera atração. Esse efeito é descrito qualitativamente pelas regras de Fajans: cátions pequenos e altamente carregados polarizam ânions grandes e facilmente polarizáveis, aumentando o caráter covalente. No nosso caso, é pequeno porém só tem carga
;
tem carga
mas é um ânion poliatômico relativamente distribuído (resonância), então há alguma polarização possível, mas não tão grande quanto em sais com cátions muito pequenos e anions muito polarizáveis. Conclusão: interação íon–induzido existe, mas é secundária frente à interação íon–íon.
Explicação didática: um íon com carga pode polarizar a nuvem eletrônica de um íon vizinho (ou de uma molécula neutra), criando um dipolo induzido que gera atração. Esse efeito é descrito qualitativamente pelas regras de Fajans: cátions pequenos e altamente carregados polarizam ânions grandes e facilmente polarizáveis, aumentando o caráter covalente. No nosso caso,
Passo 5
O que NÃO ocorre entre unidades puras de
(explicação).
- Ligações de hidrogênio: não há, porque faltam átomos de hidrogênio ligados a átomos eletronegativos dentro da estrutura.
- Dipolo–dipolo permanente entre unidades: o anião
é simétrico e não gera um dipolo permanente forte; os íons também não são dipolos. Portanto não há interação dipolo–dipolo permanente significativa entre unidades do sólido. (Se o problema pedisse solução aquosa, aí sim apareceriam interações íon–dipolo com água.)
Passo 6
Resumo e resposta prática para a prova (como dizer rápido e correto no gabarito): liste as forças que ocorrem entre unidades de
, do que é dominante ao que é secundário.
Resposta
Força íon–íon (interações iônicas/Coulombianas)
Forças de dispersão (forças de London)
Interação íon–induzido (polarização, ion–induced dipole)
Forças de dispersão (forças de London)
Interação íon–induzido (polarização, ion–induced dipole)