Qual é a faixa de entalpia das ligações de hidrogênio? O que explica essa diferença?
Passo 1
O enunciado pede para identificarmos a faixa típica de entalpia das ligações de hidrogênio e explicarmos por que esse valor varia. O conteúdo envolve forças intermoleculares – em particular, ligações de hidrogênio – e seus fatores determinantes (eletronegatividade, geometria, meio ambiente).
Passo 2
Pesquisas experimentais e estudos calorimétricos mostram que a entalpia de formação de uma ligação de hidrogênio varia tipicamente de
para ligações muito fracas até
para as mais fortes (como O–H
O em sistemas muito direcionais).
Passo 3
A variação nessa faixa de entalpia se explica principalmente pelos seguintes fatores:
. Natureza do doador e do aceitador: quando ambos são átomos muito eletronegativos (F, O ou N), a polarização da ligação X–H aumenta e a interação H
Y fica mais forte.
. Acidez do hidrogênio e basicidade do par solitário: maior caráter ácido do H (doadores mais ácidos) ou maior basicidade do aceitador (pares solitários mais disponíveis) elevam a estabilidade da ligação.
Passo 4
Outros fatores contribuintes são:
. Geometria (linearidade): a ligação H
Y tende a ser mais forte quando o ângulo X–H
Y se aproxima de
.
. Efeito do meio (solvente, constante dielétrica): em solventes polares de alta constante dielétrica, a interação é atenuada.
. Cooperatividade e redes de ligações de hidrogênio: em materiais como gelo ou proteínas, múltiplas ligações próximas podem reforçar umas às outras, elevando ainda mais a entalpia aparente.
Resposta
A entalpia de ligação de hidrogênio fica entre aproximadamente
e
,
. Essa amplitude decorre das diferenças de eletronegatividade e caráter ácido/base dos átomos envolvidos, da geometria da interação, do efeito do meio e de possíveis efeitos cooperativos na rede de ligações de hidrogênio.