Diga quais são os tipos de forças intermoleculares existentes entre as moléculas em casa uma das seguintes espécies:
\quad \mathrm{PF}_{3}
\quad \mathrm{PF}_{3}
Passo 1
O que o enunciado pede: listar os tipos de forças intermoleculares existentes entre as moléculas de
.
Informações úteis (tudo que vem do próprio enunciado): a espécie é (uma molécula neutra, composta por fósforo e flúor).
Informações úteis (tudo que vem do próprio enunciado): a espécie é
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 (
) tem 5 elétrons de valência; cada flúor ( ) contribui com 7, mas o que importa é que forma três ligações simples com três e sobra um par de elétrons não ligante no . Esquematicamente: ligado a três + um par isolado em . - Contagem de regiões eletrônicas ao redor do átomo central (
): 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 ). - Conclusão geométrica: a molécula não é planar trigonal; há assimetria causada pelo par isolado em
.
Passo 3
Determinar polaridade (quando cai em prova, é essencial para saber quais forças aparecem).
- Cada ligação
é bastante polar porque é muito mais eletronegativo que . Assim, cada ligação tem um momento de dipolo apontando do para o . - 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:
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
, 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
: sempre presente em TODAS as moléculas neutras, portanto presente em . - Observação didática: a intensidade cresce com a polarizabilidade (maior massa atômica e mais elétrons → maior dispersão).
tem um átomo pesado ( ) e três , 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
: presente, porque já determinamos que é uma molécula polar (dipolo permanente). - Como identificar na prova: se molécula possui momento dipolar
, 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
: possível quando 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
: ausente. Não há átomos de hidrogênio em , portanto não pode haver ligação de hidrogênio entre moléculas de .
-
Forças iônicas / ion-dipolo:
- Não aplicáveis para
pura, pois a espécie é molecular e neutra; só aparecem em soluções com íons.
- Não aplicáveis para
Passo 5
Resumo qualitativo da importância relativa (como justificar numa resposta de prova curta):
- Em
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
as duas contribuições dominantes são dipolo–dipolo e dispersão. - Dica para prova: escreva algo do tipo — “
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):
-
: geometria linear simétrica → molécula apolar → apenas dispersão de London. -
: polar + H ligado a O → dipolo–dipolo + ligação de hidrogênio + dispersão. -
: polar + H ligado a N → tem ligação de hidrogênio (entre amoníaco e moléculas com N/H), dipolo–dipolo + dispersão. - Compare com
: polar como 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.