Diga quais são os tipos de forças intermoleculares existentes entre as moléculas em casa uma das seguintes espécies:
\quad \mathrm{PF}_{3}

Passo 1

O que o enunciado pede: listar os tipos de forças intermoleculares existentes entre as moléculas de \mathrm{PF_3}.
Informações úteis (tudo que vem do próprio enunciado): a espécie é \mathrm{PF_3} (uma molécula neutra, composta por fósforo e flúor).

Passo 2

Primeiro passo prático (como fazer numa prova): determinar a estrutura eletrônica e a geometria da molécula — isso diz se ela é polar ou não. Vou mostrar passo a passo como fazer isso.
  • Fazer a estrutura de Lewis rapidamente: o fósforo ( \mathrm{P}) tem 5 elétrons de valência; cada flúor ( \mathrm{F}) contribui com 7, mas o que importa é que \mathrm{P} forma três ligações simples com três \mathrm{F} e sobra um par de elétrons não ligante no \mathrm{P}. Esquematicamente: \mathrm{P} ligado a três \mathrm{F} + um par isolado em \mathrm{P}.
  • Contagem de regiões eletrônicas ao redor do átomo central ( \mathrm{P}): três ligações simples + um par isolado = 4 regiões eletrônicas. Pela regra VSEPR, a geometria eletrônica é tetraédrica e a geometria molecular é piramidal trigonal (semelhante à de \mathrm{NH_3}).
  • Conclusão geométrica: a molécula não é planar trigonal; há assimetria causada pelo par isolado em \mathrm{P}.

Passo 3

Determinar polaridade (quando cai em prova, é essencial para saber quais forças aparecem).
  • Cada ligação \mathrm{P-F} é bastante polar porque \mathrm{F} é muito mais eletronegativo que \mathrm{P}. Assim, cada ligação tem um momento de dipolo apontando do \mathrm{P} para o \mathrm{F}.
  • Pela geometria piramidal trigonal, os vetores dos momentos de ligação não se cancelam completamente (o par isolado também contribui para a assimet ria do campo eletrônico). Logo, a molécula possui um momento dipolar resultante não nulo: \mathrm{PF_3} é polar.
  • Regra prática para a prova: se o centro tem pares isolados e/ou a geometria não é simétrica o suficiente, a soma vetorial dos dipolos costuma ser ≠ 0 → molécula polar.

Passo 4

Agora listar e explicar cada tipo de força intermolecular e dizer se ocorre em \mathrm{PF_3}, com justificativa didática.
  • Forças de dispersão de London (forças de van der Waals induzidas):
    • O que são: flutuações temporárias da densidade eletrônica em uma molécula induzem dipolos instantâneos; esses dipolos induzem dipolos em moléculas vizinhas, gerando atração.
    • Presença em \mathrm{PF_3}: sempre presente em TODAS as moléculas neutras, portanto presente em \mathrm{PF_3}.
    • Observação didática: a intensidade cresce com a polarizabilidade (maior massa atômica e mais elétrons → maior dispersão). \mathrm{PF_3} tem um átomo pesado ( \mathrm{P}) e três \mathrm{F}, então as dispersões não são desprezíveis.
  • Forças dipolo–dipolo (orientação de dipolos permanentes):
    • O que são: atração entre extremidades com cargas parciais de moléculas que têm dipolo permanente (positivo atraído por negativo).
    • Presença em \mathrm{PF_3}: presente, porque já determinamos que \mathrm{PF_3} é uma molécula polar (dipolo permanente).
    • Como identificar na prova: se molécula possui momento dipolar \neq 0, então dipolo–dipolo existe.
  • Forças dipolo–induzido (Debye):
    • O que são: um dipolo permanente numa molécula induz um dipolo em outra molécula apolar vizinha; gera atração.
    • Presença em \mathrm{PF_3}: possível quando \mathrm{PF_3} interage com moléculas apolares; entre moléculas idênticas polares este efeito é menos relevante do que dipolo–dipolo, mas teoricamente também contribui.
    • Observação prática: em misturas, importante; em amostra pura, menos destaque, mas existe como componente das interações.
  • Ligação de hidrogênio:
    • O que é (resumido): interação específica e forte quando há H ligado a N, O ou F em uma molécula, e esse H forma interação com par de elétrons em outro átomo muito eletronegativo (N, O, F).
    • Presença em \mathrm{PF_3}: ausente. Não há átomos de hidrogênio em \mathrm{PF_3}, portanto não pode haver ligação de hidrogênio entre moléculas de \mathrm{PF_3}.
  • Forças iônicas / ion-dipolo:
    • Não aplicáveis para \mathrm{PF_3} pura, pois a espécie é molecular e neutra; só aparecem em soluções com íons.

Passo 5

Resumo qualitativo da importância relativa (como justificar numa resposta de prova curta):
  • Em \mathrm{PF_3} as forças principais são: forças de dispersão de London e forças dipolo–dipolo.
  • A ligação de hidrogênio é inexistente.
  • Dipolo–induzido pode ocorrer em interações com moléculas apolares, mas entre moléculas idênticas de \mathrm{PF_3} as duas contribuições dominantes são dipolo–dipolo e dispersão.
  • Dica para prova: escreva algo do tipo — “ \mathrm{PF_3} apresenta forças de dispersão (sempre), dipolo–dipolo (pois a molécula é polar); não apresenta ligação de hidrogênio (ausência de H ligado a N/O/F).”

Passo 6

Exemplos comparativos rápidos para fixar a ideia (útil para prova e para lembrar na hora do estudo):
  • \mathrm{CO_2}: geometria linear simétrica → molécula apolar → apenas dispersão de London.
  • \mathrm{H_2O}: polar + H ligado a O → dipolo–dipolo + ligação de hidrogênio + dispersão.
  • \mathrm{NH_3}: polar + H ligado a N → tem ligação de hidrogênio (entre amoníaco e moléculas com N/H), dipolo–dipolo + dispersão.
  • Compare com \mathrm{PF_3}: polar como \mathrm{NH_3} em termos de dipolo, mas sem H→ sem ligação de hidrogênio.

Resposta

Forças de dispersão de London; forças dipolo–dipolo; forças dipolo–induzido (quando interage com apolares). Não há ligação de hidrogênio.

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