Explique os seguintes tipos de forças atrativas:
a) Força íon-dipolo;
a) Força íon-dipolo;
Passo 1
O enunciado pede para explicar o que é a força íon-dipolo. Esse tópico faz parte das interações intermoleculares em química física. Para resolver, vamos precisar lembrar o que são íons, o que é um dipolo permanente e como cargas interagem via forças eletrostáticas.
Passo 2
Um íon é uma partícula eletricamente carregada, seja positiva (cátion) ou negativa (ânion). Um dipolo permanente é uma molécula em que há distribuição desigual de cargas, caracterizada por um momento de dipolo
. Por exemplo, na molécula de água
, o átomo de oxigênio atrai mais elétrons que os hidrogênios, gerando uma extremidade parcialmente negativa e outra parcialmente positiva.
A força íon-dipolo surge quando um íon se aproxima de uma molécula polar. A carga
do íon gera um campo elétrico que tende a alinhar o dipolo da molécula de modo que o polo de carga oposta do dipolo fique virado para o íon. Esse alinhamento minimiza a energia potencial eletrostática entre as partículas.
Passo 3
A energia potencial aproximada dessa interação, quando o dipolo está completamente orientado, é dada por
onde
é a distância entre o íon e o centro da molécula,
é a constante da permissividade do vácuo e
é o momento dipolar. Note que o sinal negativo indica atração.
Passo 4
Fatores que influenciam a intensidade da força íon-dipolo são: a magnitude da carga
, o valor do momento dipolar
, a distância
(quanto menor, mais forte a interação) e o grau de alinhamento do dipolo (ângulo
entre
e o vetor que une íon e molécula).
Resposta
A força íon-dipolo é a atração eletrostática entre um íon e uma molécula polar. Ela ocorre porque o campo gerado pela carga do íon alinha o dipolo da molécula, resultando numa energia de interação aproximadamente proporcional a
, e é fundamental para processos como a solubilização de sais em solventes polares.