Qual a diferença entre ligação química e interação intermolecular? Dê exemplos. Em complem para os compostos abaixo, qual o tipo de ligação você esperaria? (2,0)
a) \mathrm{MgCl}_{2}
b) \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}
c) Ferro metálico
d) NaCl

Passo 1

O enunciado pede duas coisas:
  1. Explicar a diferença entre “ligação química” e “interação intermolecular” e dar exemplos.
  2. Para cada um dos compostos/ materiais abaixo, indicar o tipo de ligação que eu esperaria:
    a) \mathrm{MgCl}_{2}
    b) \mathrm{H}_{2}\mathrm{O}
    c) Ferro metálico
    d) \mathrm{NaCl}
Informações fornecidas pelo enunciado: os nomes/fórmulas dos compostos/ materiais acima. Não há outra informação numérica dada.

Passo 2

O que é ligação química (definição e ideias-chave)
  • Ligação química é a força que mantém átomos unidos dentro de uma mesma molécula ou de um sólido. É “o que acontece dentro” da entidade química.
  • Ligação química envolve reordenamento ou compartilhamento de elétrons entre átomos e normalmente tem energias grandes (precisa de muita energia para quebrar). Tipicamente as ordens de grandeza de energia são: \text{ligações covalentes/ iônicas: } \sim 100\text{ a }1000\\ \mathrm{kJ/mol}çõô
  • Tipos principais de ligação química simples que você costuma ver em prova:
    • Ligação covalente: dois átomos compartilham pares de elétrons (ex.: ligação \mathrm{H-H} em \mathrm{H}_{2}). Pode ser apolar ou polar dependendo da diferença de eletronegatividade.
    • Ligação iônica: ocorre quando um átomo doa elétron(es) e outro aceita, gerando íons que se atraem eletrostaticamente (ex.: \mathrm{Na}^{+} e \mathrm{Cl}^{-} em \mathrm{NaCl} sólido).
    • Ligação metálica: elétrons de valência ficam deslocalizados em uma “nuvem” que envolve os catiões metálicos (ex.: ferro, cobre).
  • Por que isso importa na prova: a natureza da ligação determina propriedades macroscópicas importantes como ponto de fusão, condutividade elétrica, solubilidade.

Passo 3

O que é interação intermolecular (definição e ideias-chave)
  • Interação intermolecular é a força entre moléculas diferentes (ou entre íons e moléculas). É “o que acontece entre” entidades químicas distintas.
  • Em geral são mais fracas que ligações químicas, com energias menores: \text{forças de Van der Waals (dispersion)} \sim 0,1\text{ a }40\\ \mathrm{kJ/mol};\quad \text{ligações de hidrogênio} \sim 10\text{ a }40\\ \mathrm{kJ/mol}ççõê
  • Tipos comuns:
    • Forças de dispersão (London): sempre presentes; mais importantes para moléculas apolares; aumentam com o tamanho/ polarizabilidade.
    • Dipolo-dipolo: entre moléculas polares (ex.: entre moléculas de \mathrm{HCl} líquidas).
    • Ligação de hidrogênio: caso especial forte entre \mathrm{H} ligado a \mathrm{N}, \mathrm{O} ou \mathrm{F} e um par livre num átomo eletronegativo em outra molécula (ex.: entre moléculas de \mathrm{H}_{2}\mathrm{O}).
    • Interação íon-dipolo: entre íons e moléculas polares (ex.: solvatação de \mathrm{Na}^{+} por \mathrm{H}_{2}\mathrm{O}).
  • Consequência prática: interações intermoleculares governam pontos de ebulição/ fusão de substâncias moleculares, viscosidade, tensão superficial, e solubilidade em solventes.

Passo 4

Como distinguir rapidamente em prova “ligação química” de “interação intermolecular” e identificar o tipo
  • Pergunta-chave 1: estamos falando de átomos unidos dentro da mesma molécula/sólido? Então é ligação química. Se estivermos falando de atração entre diferentes moléculas/íon + molécula, é interação intermolecular.
  • Pergunta-chave 2 (para tipo de ligação química): que tipos de átomos estão envolvidos?
    • Metal + não metal → normalmente ligação iônica (ex.: \mathrm{NaCl}, \mathrm{MgCl}_{2}).
    • Não metal + não metal → geralmente ligação covalente (ver se é polar ou apolar pela diferença de eletronegatividade).
    • Só metal(es) → ligação metálica (ex.: ferro).
  • Regra prática pela diferença de eletronegatividade: se precisar, use a diferença de eletronegatividade \Delta\chi (valores típicos que a prova aceita): \Delta\chi \gtrsim 1,7\\ \Rightarrow\\ \text{caráter iônico predominante}áô
\Delta\chi \lesssim 0,4\\ \Rightarrow\\ \text{covalente apolar}
0,4\lesssim\Delta\chi\lesssim 1,7\\ \Rightarrow\\ \text{covalente polar}
(essas faixas são aproximações didáticas; o ponto-chave é metal vs. não-metal e sinais de transferência/compartilhamento de elétrons.)
  • Para interações intermoleculares: verifique se a molécula é polar (momento dipolar) ou tem \mathrm{H} ligado a \mathrm{N}, \mathrm{O} ou \mathrm{F} (para ligar hidrogênio).

Passo 5

Aplicando as ideias a \mathrm{MgCl}_{2}
  • Observação: \mathrm{Mg} é um metal alcalino-terroso (grupo 2) e \mathrm{Cl} é um não-metal halogênio. Pelo critério “metal + não metal”, espera-se formação de íons \mathrm{Mg}^{2+} e \mathrm{Cl}^{-} e uma rede iônica.
  • Usando eletronegatividades como confirmação (valores típicos): \chi(\mathrm{Mg})\approx 1,31, \chi(\mathrm{Cl})\approx 3,16. A diferença é \Delta\chi = 3,16-1,31 = 1,85que é maior que \sim 1,7, indicando caráter iônico forte.
  • Conclusão: a ligação química em \mathrm{MgCl}_{2} é predominantemente ligação iônica (rede cristalina \mathrm{Mg}^{2+}/ \mathrm{Cl}^{-}). Propriedades esperadas: ponto de fusão alto, condutor quando fundido ou em solução aquosa, sólido duro e quebradiço.

Passo 6

Aplicando as ideias a \mathrm{H}_{2}\mathrm{O}
  • Dentro da molécula: átomos envolvidos são \mathrm{H} (não-metal, \chi\approx 2,20) e \mathrm{O} (não-metal, \chi\approx 3,44). A diferença \Delta\chi = 3,44-2,20 = 1,24está na faixa de ligação covalente polar.
  • Portanto, a ligação química dentro de \mathrm{H}_{2}\mathrm{O} é ligação covalente polar (ligações \mathrm{O-H} com distribuição desigual de carga).
  • Entre moléculas de \mathrm{H}_{2}\mathrm{O}: existem fortes interações intermoleculares do tipo ligação de hidrogênio (porque \mathrm{H} está ligado a \mathrm{O} que é muito eletronegativo). Essas ligações de hidrogênio explicam o ponto de ebulição relativamente alto da água para uma molécula tão pequena.
  • Resumo: ligação química = covalente polar; interação intermolecular dominante = ligação de hidrogênio (mais dispersões e dipolo-dipolo também).

Passo 7

Aplicando as ideias ao ferro metálico
  • Ferro é um metal (átomos Fe). Em sólidos metálicos típicos os átomos formam uma rede em que os elétrons de valência ficam deslocalizados numa “nuvem” eletrônica que se move entre os cátions metálicos.
  • Esse tipo de ligação é chamada ligação metálica. Características: boa condutividade elétrica e térmica, maleabilidade e ductilidade (porque cátions podem deslizar sem quebrar “ligações” fixas).
  • Conclusão: em ferro metálico espera-se ligação metálica.

Passo 8

Aplicando as ideias a \mathrm{NaCl}
  • \mathrm{Na} é metal alcalino ( \chi(\mathrm{Na})\approx 0,93 ) e \mathrm{Cl} é halogênio ( \chi(\mathrm{Cl})\approx 3,16). A diferença \Delta\chi = 3,16-0,93 = 2,23é bem grande, indicando transferência de elétron e formação de íons \mathrm{Na}^{+} e \mathrm{Cl}^{-}.
  • Em sólido, \mathrm{NaCl} forma uma rede cristalina iônica (estrutura cúbica tipo halita). Portanto, a ligação química é iônica.
  • Propriedades esperadas: alto ponto de fusão, não condutor no estado sólido (cátions e ânions ficam fixos), conduz em solução aquosa ou fundido.

Passo 9

Dicas rápidas para a prova (resumo prático e mental)
  • Se for metal + não metal → pensar em ligação iônica e rede cristalina.
  • Se for dois não-metais → pensar em ligação covalente; use \Delta\chi para decidir polaridade. Se tiver \mathrm{H} ligado a \mathrm{N}, \mathrm{O} ou \mathrm{F} → esperar ligações de hidrogênio entre moléculas.
  • Se for metal puro → ligação metálica (elétrons deslocalizados).
  • Sempre que a pergunta pedir “tipo de ligação que você esperaria”, diga o tipo da ligação química (intraespécie). Se quiser aprofundar, também mencione as interações intermoleculares relevantes (isso conta pontos extras em prova).

Resposta

a) \mathrm{MgCl}_{2}: ligação iônica.
b) \mathrm{H}_{2}\mathrm{O}: ligação covalente polar (ligações \mathrm{O-H}); interações intermoleculares dominantes: ligação de hidrogênio.
c) Ferro metálico: ligação metálica.
d) \mathrm{NaCl}: ligação iônica.

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