Explique, em termos de interações interpartículas, as diferenças em cada caso:
Kr(M=84 u.m.a) entra em ebulição a 120,9 K, enquanto Cl2 (71 u.m.a.) entra em ebulição a 238 K;

Passo 1

Beleza, o exercício pede pra gente explicar por que o Kr (átomo de massa 84 u) ferve a 120,9 K enquanto o Cl₂ (molécula diatômica, massa 71 u) ferve bem acima, a 238 K.
Conteúdo: forças intermoleculares (aqui, só forças de dispersão de London, já que ambos são apolares) e polarizabilidade.
O que vamos precisar: entender o que é polarizabilidade, como nasce uma força de dispersão de London e por que ela é mais forte num caso do que no outro.

Passo 2

Primeiro ponto: Kr e Cl₂ são substâncias apolares, então não rolam dipolo-dipolo nem ligações de hidrogênio. A única força de atração entre as partículas é a chamada força de dispersão de London, também chamada de forca de van der Waals induzida.

Passo 3

Teoria das dispersões de London:
  • Mesmo em apolares, a nuvem eletrônica oscila e cria dipolos instantâneos.
  • Esses dipolos instantâneos induzem dipolos em moléculas/átomos vizinhos.
  • A interação entre esses dipolos induzidos gera uma energia de atração do tipo Erm disp ,approx, -C6r^6,, onde depende das polarizabilidades dos átomos/moléculas e da energia de excitação eletrônica.
  • A polarizabilidade é a facilidade com que a nuvem eletrônica se deforma sob um campo elétrico. Quanto maior , mais forte a atração de London.

Passo 4

Comparando Kr e Cl₂:
  1. Kr é um átomo praticamente esférico com polarizabilidade moderada.
  2. Cl₂ é uma molécula alongada e tem nuvem eletrônica espalhada em dois átomos de Cl, o que dá uma polarizabilidade maior do que no átomo de Kr, mesmo tendo massa um pouco menor.
  3. Como , o coeficiente de Cl₂ é maior, e a energia de atração é mais forte.
  4. Moléculas mais “grudadas” precisariam de mais energia (temperatura mais alta) pra passar para o vapor. Aí o Cl₂ ferve a 238 K, bem acima dos 120,9 K do Kr.

Resposta

O Cl₂ ferve a uma temperatura maior porque, sendo uma molécula diatômica com nuvem eletrônica mais estendida, tem polarizabilidade maior que o átomo de Kr. Isso gera forças de dispersão de London muito mais fortes em Cl₂, elevando seu ponto de ebulição.

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