2- Qual dos dois compostos você esperaria ter o ponto de ebulição mais alto, o combustível hidrocarboneto butano,
, ou o solvente orgânico acetona,
? Justifique sua resposta.
Passo 1
O enunciado pergunta qual composto tem ponto de ebulição mais alto: o butano,
, ou a acetona,
. Não há outros dados numéricos no enunciado, então vou comparar as propriedades intermoleculares de cada um para justificar a resposta.
Informações dadas:
- Butano:
. - Acetona:
.
Passo 2
O que é ponto de ebulição (de forma simples e útil para prova)?
- O ponto de ebulição é a temperatura na qual a pressão de vapor do líquido iguala a pressão externa (normalmente
). - Intuitivamente: quanto mais fortes as forças intermoleculares entre as moléculas, mais energia (temperatura) é necessária para que as moléculas escapem para a fase gasosa, logo maior o ponto de ebulição.
Passo 3
Quais tipos principais de forças intermoleculares existem (visão prática)?
- Forças de London (dispersão): presentes em todas as moléculas; sua intensidade cresce com a massa molar e com a área de contato/elongação da molécula.
- Forças dipolo–dipolo: ocorrem entre moléculas com dipolo permanente (moléculas polares).
- Ligações de hidrogênio (H-bond): caso especial muito forte de interação dipolar, quando há
ligado a , ou (e um átomo eletronegativo com par de elétrons disponível).
Ordem geral de força (típica): H-bond > dipolo–dipolo > London (mas há exceções dependendo da massa/forma).
Passo 4
Que forças o butano apresenta?
- O butano é uma cadeia hidrocaburada apolar. Logo, entre moléculas de butano existem basicamente forças de London (dispersion).
- Não há dipolo permanente e não há
ligado a , ou , portanto não há ligações de hidrogênio entre moléculas de butano.
Passo 5
Que forças a acetona apresenta?
- A acetona tem o grupo carbonila
, que cria um dipolo permanente: o oxigênio é bastante eletronegativo e puxa elétrons, então a molécula é polar. - Entre moléculas de acetona haverá interações dipolo–dipolo (mais fortes que as puras London para massas semelhantes).
- A acetona não tem
ligado ao oxigênio, ou seja, não forma ligações de hidrogênio clássicas consigo mesma (é um doador ausente), embora possa aceitar H-bonds de doadores externos (como água). Resumindo: acetona → dipolo–dipolo + London.
Passo 6
Comparação de massa molar (para controlar o efeito das forças de London)
- Massa molar do butano: calcular
. - Massa molar da acetona: calcular
. - Conclusão: as massas molares são essencialmente iguais (
), logo as forças de London entre as duas substâncias têm magnitude semelhante. Assim, diferenças grandes no ponto de ebulição não podem ser explicadas por massa molar — precisamos olhar para forças adicionais.
Passo 7
Juntando tudo: por que esperar que uma tenha ponto de ebulição mais alto?
- Como as forças de London são parecidas (massas semelhantes), o fator decisivo é a presença de um dipolo permanente na acetona. As interações dipolo–dipolo na acetona aumentam a atração entre moléculas, reduzindo a pressão de vapor e elevando o ponto de ebulição em relação ao butano, que só tem London.
- Em resumo: acetona tem London + dipolo–dipolo; butano tem só London → acetona deve ter ponto de ebulição maior.
Passo 8
Evidência numérica (valores conhecidos para comparação)
- Ponto de ebulição do butano (normal,
): aproximadamente (ou cerca de ). - Ponto de ebulição da acetona (normal,
): aproximadamente (ou cerca de ).
Esses números confirmam a previsão qualitativa: acetona tem ponto de ebulição muito mais alto que o butano.
Passo 9
Resumo didático rápido para a prova (como responder curtinho e certeiro)
- Diga que o ponto de ebulição depende da força das interações intermoleculares.
- Compare tipos de interação: butano → apenas forças de London; acetona → dipolo–dipolo (além de London).
- As massas molares são semelhantes, então o dipolo permanente da acetona faz a diferença: acetona tem ponto de ebulição maior.
Resposta
Acetona (
) — possui interações dipolo–dipolo além de London, logo ponto de ebulição maior que o do butano (
).