Explique os seguintes tipos de forças atrativas:
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 \mu. Por exemplo, na molécula de água \mathrm{H_2O}, 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 q 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
U(r) \approx -\,\frac{q\,\mu}{4\pi\varepsilon_{0}\,r^{2}},
onde r é a distância entre o íon e o centro da molécula, \varepsilon_{0} é a constante da permissividade do vácuo e \mu 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 q, o valor do momento dipolar \mu, a distância r (quanto menor, mais forte a interação) e o grau de alinhamento do dipolo (ângulo \theta entre \mu 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 -q\mu/r^{2}, e é fundamental para processos como a solubilização de sais em solventes polares.

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