Diga quais são os tipos de forças intermoleculares existentes entre as moléculas em casa uma das seguintes espécies:
\quad \mathrm{NaCl}
\quad \mathrm{NaCl}
Passo 1
O enunciado pede que eu diga quais são os tipos de forças intermoleculares existentes entre as partículas da espécie
.
Informações dadas:
Informações dadas:
- A espécie em análise é
(apresentei-a em TeX conforme pedido).
Pergunta a responder: - Quais forças intermoleculares ocorrem entre as partículas de
, considerando as situações de interesse (sólido cristalino, solução aquosa e fase gasosa)?
Passo 2
O que são “forças intermoleculares” e quais tipos relevantes devemos conhecer (explicação didática, sem pular etapas).
- Intermolecular significa “entre partículas” (moléculas ou íons). Essas forças mantêm agregados (sólidos, líquidos) unidos e determinam propriedades como ponto de fusão, solubilidade etc.
- Principais tipos úteis aqui (breve resumo):
- Força iônica (atração Coulombiana): é a atração entre cargas opostas, muito forte em sólidos iônicos. É descrita qualitativamente pela Lei de Coulomb:
onde é a força, é a constante eletrostática, são as cargas e é a distância entre elas. Quanto maior a carga e menor a distância, maior a força. - Interação íon-dipolo: ocorre entre um íon e uma molécula polar (por exemplo,
com água). A força vem da orientação do dipolo da molécula polar em resposta ao campo do íon. Normalmente é forte e importante em soluções aquosas. - Dipolo–dipolo (forças de orientação): ocorre entre moléculas polares neutras que têm momentos dipolares permanentes; energia menor que a iônica mas significativa em líquidos polares.
- Dipolo induzido / íon-induzido-dipolo (Debye): um íon ou dipolo pode induzir um dipolo temporário numa partícula apolar, produzindo atração.
- Forças de dispersão de London (van der Waals): estão presentes entre todas as partículas (íons, moléculas), originadas de flutuações na distribuição eletrônica; são fracas, mas universais.
- Repulsão de curto alcance: quando cargas de mesmo sinal/eletrons se sobrepõem, aparece repulsão forte (não é atrativa, mas limita aproximação).
- Força iônica (atração Coulombiana): é a atração entre cargas opostas, muito forte em sólidos iônicos. É descrita qualitativamente pela Lei de Coulomb:
Explicação prática: numa substância real vários desses mecanismos podem coexistir; o que muda é qual domina (mais forte) dependendo da natureza das partículas e da fase (sólido, líquido, solução, gás).
Passo 3
Aplicando ao caso:
no estado sólido cristalino (o caso mais comum que se pensa ao citar
).
- Estrutura: um cristal iônico formado por
e em posições alternadas numa rede. As partículas não são “moléculas” no sentido neutro; são íons. - Força predominante: atração iônica (Coulombiana) entre
e . É essa atração que mantém o retículo e explica o alto ponto de fusão e dureza do sal. Use a ideia da Lei de Coulomb para intuir a intensidade: cargas inteiras ( e ) e distâncias iônicas pequenas dão forças muito grandes. - Outras contribuições: além da atração iônica há repulsão de curto alcance quando íons se aproximam demais (devido à sobreposição eletrônica) e contribuições de dispersão (London) muito menores. Então a imagem correta é: retículo controlado principalmente por interações iônicas, com pequenas correções por repulsão curta e dispersion.
Passo 4
- Ao dissolver, o cristal separa-se em íons
e . Esses íons não ficam isolados: a água é uma molécula polar com momento dipolar, então forma-se uma camada de solvatação (camada de hidratação) em torno de cada íon. - Força predominante na solução: interação íon–dipolo entre
/ e moléculas de água. Essas interações orientam as moléculas de água (a ponta negativa do dipolo aponta para , a ponta positiva para ), estabilizando os íons em solução. - Importância: a magnitude da interação íon–dipolo (junto com a energia reticular do cristal) determina se o sal dissolve ou não. Essas interações costumam ser fortes — suficiente para separar o retículo iônico em muitas situações.
- Outras interações na solução: interações íon–induzido-dipolo com moléculas apolares presentes, e forças de dispersão entre espécies neutras; interações iônicas entre íons quando a concentração é alta (forças coulombianas retardadas pela constante dielétrica da água).
Passo 5
- Em condições de vapor a baixa pressão existem moléculas neutras
(cada uma com momento dipolar, pois e têm diferenças de eletronegatividade). - Interações entre essas moléculas neutras: principalmente dipolo–dipolo (orientação de dipolos permanentes) e forças de dispersão de London. Essas forças são bem mais fracas que a atração iônica do sólido, por isso o sal não é um líquido molecular em condições normais — prefere formar rede iônica sólida.
- Observação: a existência de moléculas neutras de
é típica em vapores a altas temperaturas; em condições normais a forma mais estável é o sólido iônico.
Passo 6
Resumo prático para decorar (versão curta e clara, como na prova). Anotar mentalmente as situações (sólido/solução/gás) e relacionar com o tipo de interação:
- Sólido cristalino: atrações iônicas (Coulombianas) predominantes; repulsão de curto alcance e pequenas forças de dispersão como correção.
- Em solução aquosa: interações íon–dipolo entre
/ e moléculas de água; também possíveis íon–induzido-dipolo com apolares. - Fase gasosa (moléculas neutras
): dipolo–dipolo e forças de dispersão (London).
Força prática de estudo: quando vir um composto iônico (como
), pense imediatamente em “atração iônica no sólido” e “íon–dipolo na água” — isso resolve a maior parte das questões.
Resposta
Sólido cristalino
: atrações iônicas (Coulombianas) predominantes; repulsão de curto alcance e pequenas forças de dispersão complementares.
em solução aquosa: interações íon–dipolo entre
/
e moléculas de água (hidratação); também íon–induzido-dipolo com apolares.
Fase gasosa (moléculas neutras ): dipolo–dipolo e forças de dispersão de London.
Fase gasosa (moléculas neutras