Explique a relação entre os pontos de ebulição dos compostos abaixo e os momentos de dipolo dos mesmos e diga qual interação intermolecular os compostos realizam.
Composto
Massa
molecular
Ponto de ebulição
(K)
Momento de dipolo
(D)
Propano
44
231
0,1
Acetaldeído
44
294
2,7
| Composto |
|
|
|
||||||
| Propano | 44 | 231 | 0,1 | ||||||
| Acetaldeído | 44 | 294 | 2,7 |
Passo 1
Vou listar claramente o que o enunciado dá e o que pede (peguei estes números do texto fornecido).
Dados (cada número em unidade indicada):
-
Composto 1: Propano
- massa molecular
- ponto de ebulição
- momento de dipolo
- massa molecular
-
Composto 2: Acetaldeído (etanal)
- massa molecular
- ponto de ebulição
- momento de dipolo
- massa molecular
O que o enunciado pede:
- Explicar a relação entre os pontos de ebulição e os momentos de dipolo desses compostos.
- Dizer quais interações intermoleculares cada composto realiza.
Passo 2
O que é momento de dipolo e como interpretá‑lo (aula rápida, sem fórmulas pesadas).
- O momento de dipolo elétrico é uma medida de separação de cargas dentro da molécula: moléculas com cargas parciais positivas e negativas separadas têm momento de dipolo permanente.
- A unidade usual é o Debye; um valor maior de
significa uma molécula mais polar (maior separação/quantidade de cargas). - Intuição prática: se
é muito pequeno (próximo de ) a molécula é essencialmente apolar; se é grande (alguns Debye) a molécula é polar e tende a interagir por forças que favorecem alinhamentos de cargas opostas entre moléculas.
Passo 3
Breve revisão das forças intermoleculares relevantes (o que procurar num exercício):
- Forças de London (forças de dispersão): existem entre todas as moléculas. Resultam de flutuações instantâneas de carga e aumentam com a massa molar e a polarizabilidade. Dependem pouco da polaridade permanente.
- Forças dipolo–dipolo (permanentes): só existem se as moléculas tiverem momento de dipolo permanente; essas forças são adicionais às de London e tendem a aumentar o ponto de ebulição. Aproximação funcional: quanto maior
, maior a contribuição dipolo–dipolo. - Ligações de hidrogénio (
-lig): surgem quando há ligado diretamente a , ou (moléculas com doador e aceitador). Essas são mais fortes que dipolo–dipolo comuns e elevam muito o ponto de ebulição.
No exame: comparar massa molar (para dispersão), polaridade e presença de doadores/aceitadores de.
Passo 4
Aplicando à comparação: por que comparar duas moléculas com mesma massa molar é uma boa ideia?
- Quando duas substâncias têm a mesma massa molecular (
aqui), a contribuição das forças de London tende a ser semelhante (mesma ordem de grandeza de polarizabilidade). Assim, diferenças grandes no ponto de ebulição devem vir de outras forças — tipicamente da polaridade permanente (dipolo–dipolo) ou de ligações de hidrogênio. Isso simplifica a análise.
Passo 5
Analisando o propano:
- Momento de dipolo muito pequeno:
, ou seja, praticamente apolar. - Portanto, as interações predominantes entre moléculas de propano são forças de dispersão (London) apenas.
- Consequência: baixa energia intermolecular média → menor energia térmica necessária para vaporizar → ponto de ebulição mais baixo (
).
Passo 6
Analisando o acetaldeído:
- Momento de dipolo significativo:
. A molécula tem o grupo carbonila , que cria uma separação de cargas grande. - Interações presentes: além das forças de dispersão, existem interações dipolo–dipolo permanentes importantes entre moléculas de acetaldeído.
- Observação sobre ligação de hidrogênio: acetaldeído tem oxigénio com pares livres (aceitador), mas não tem hidrogénio ligado a
, ou ; portanto não forma ligações de hidrogénio clássicas fortes (pelo menos não como doador). Pode haver interações mais fracas do tipo , mas estas são pequenas comparadas a uma ligação . - Consequência: presença de dipolo–dipolo aumenta a atração intermolecular média → é necessária mais energia térmica para separar as moléculas → ponto de ebulição mais alto (
).
Passo 7
Intuição física rápida com uma fórmula simples (não precisa decorar, só para entender a tendência):
- A energia típica de interação dipolo–dipolo entre duas moléculas é, em ordem de grandeza, proporcional a
onde
é o momento de dipolo e
a distância entre centros. Isso mostra que, para mesma distância
, uma molécula com
maior terá interação muito mais atrativa (nota: sinal negativo indica atração). Assim,
dá interações muito maiores que
.
Passo 8
Ligando isso ao número: diferença de ponto de ebulição
- Usando os dados:
- Interpretação: com mesma massa, essa diferença grande (
) reflete a presença de interações adicionais (dipolo–dipolo) em acetaldeído que não existem no propano.
Passo 9
Resumo final prático (como responder numa prova):
- Compare massas molares primeiro (aqui iguais → descartam-se grandes diferenças na dispersão).
- Verifique momentos de dipolo/funcionais: acetaldeído tem carbonila e
grande → dipolo–dipolo relevantes; propano é apolar → só dispersão. - Pergunte sempre sobre doadores de
para ver se há ligações de hidrogênio fortes.
Resposta
Propano: ponto de ebulição baixo (
) porque é praticamente apolar (
); a interação intermolecular dominante são forças de dispersão (London).
Acetaldeído: ponto de ebulição mais alto ( ) porque é polar (
); além das forças de dispersão, apresenta interações dipolo–dipolo permanentes (não forma ligações de hidrogênio fortes como doador), o que explica o aumento do ponto de ebulição em relação ao propano.
Acetaldeído: ponto de ebulição mais alto (