3.2 Qual o fenômeno comum que indica a existência de atrações intermoleculares entre as moléculas de água na fase gasosa?
Passo 1
O enunciado pergunta, de forma direta: qual é o fenômeno comum que indica a existência de atrações intermoleculares entre as moléculas de água na fase gasosa?
Informações dadas: apenas a pergunta — não há números nem figura.
Informações dadas: apenas a pergunta — não há números nem figura.
Passo 2
Primeiro, o que seria o comportamento “sem atrações”? Se as moléculas não interagissem entre si (ou as interações fossem desprezíveis), o gás obedeceria à lei dos gases ideais:
Aqui
é a pressão,
o volume ocupado pelo gás,
o número de mols,
a constante universal dos gases e
a temperatura. Na prática, gases reais só se comportam exatamente assim quando estão muito diluídos (baixa pressão, alta temperatura). Esse parágrafo é só pra firmar a referência: “sem atrações” → espera-se
.
Passo 3
Para quantificar desvios do comportamento ideal usa‑se o fator de compressibilidade
Explicando devagar:
compara o produto medido
com o valor esperado
do gás ideal. Interpretação prática:
-
indica comportamento ideal (nenhuma variação significativa por interações). -
indica que a pressão efetiva é menor que a prevista pelo gás ideal — sinal típico de atração intermolecular predominante. -
indica que repulsões de curto alcance predominam (em pressões maiores).
Por que atração faz
? Intuitivamente: se as moléculas se atraem, ao colidirem com as paredes elas transferem menos momento do que se estivessem totalmente independentes — ou parte das moléculas fica temporariamente “ligada” em aglomerados (dimers, trimers), reduzindo o número de partículas livres que batem nas paredes. O resultado é
menor que
, logo
.
Passo 4
Uma forma de ver matematicamente como as atrações entram é pela equação de van der Waals (modelo simples que corrige o gás ideal):
Aqui
é um parâmetro que representa a intensidade das forças atrativas entre moléculas e
representa o volume excluído (efeito de repulsão de curto alcance). Isolando
obtemos
O termo
reduz a pressão em relação ao valor ideal; essa redução é a assinatura das forças atrativas. Portanto, medir
e obter
é um diagnóstico clássico de atração intermolecular.
Passo 5
No caso específico da água gasosa há dois fenômenos práticos observáveis que indicam atrações intermoleculares (principalmente ligações de hidrogênio):
- Desvio do comportamento ideal: medições experimentais de
para vapor de água frequentemente dão em certas faixas, indicando atração. Em provas, pede‑se calcular a partir de dados e verificar se é menor que 1. - Associação molecular (formação de dímeros e pequenos aglomerados): as moléculas de água formam ligações de hidrogênio mesmo na fase gasosa, gerando dímeros
e outros clusters. Isso pode ser detectado experimentalmente por técnicas espectroscópicas ou espectrometria de massa (aparecem picos correspondentes a dímeros) ou por pressão de vapor efetiva menor do que a prevista. A presença de dímeros reduz o número de partículas livres e também leva a .
Passo 6
Como você aplicaria isso numa prova (passo a passo prático)?
- passo 1: a partir dos dados experimentais pegue
, , , . - passo 2: calcule
. - passo 3: compare com 1. Se
, conclua que há indicações de atrações intermoleculares. Se o enunciado mencionar água, comente que essa atração geralmente é por ligação de hidrogênio e pode causar formação de dímeros/aglomerados.
Esse procedimento é direto e rápido para a prova — não precisa de equipamentos sofisticados, só aplicar a definição de.
Passo 7
Resumo didático e motivador: o jeito mais comum e prático de “ver” atrações intermoleculares num gás é observar que o gás não se comporta como ideal — em particular medir
. Para água, essa não‑idealidade costuma estar ligada à formação de dímeros por ligação de hidrogênio, que também é um sinal claro de interação entre moléculas.
Resposta
O desvio do comportamento de gás ideal — em particular o fator de compressibilidade
menor que
— (frequentemente acompanhado pela formação de dímeros/aglomerados por ligação de hidrogênio no vapor de água).