Como a formação de ligação de hidrogênio afetam as propriedades do HF, NH3 e H2 O comparado aos hidretos da mesma família?

Passo 1

O enunciado pede para compararmos as propriedades físicas de HF, NH3 e H2O com os hidretos mais pesados de seus grupos (por exemplo, HCl, PH3, H2S etc.), levando em conta a presença de ligação de hidrogênio. O conteúdo aqui é forças intermoleculares, em especial ligação de hidrogênio, e vamos usar dados de ponto de fusão, ebulição, viscosidade, tensão superficial e solubilidade para ilustrar o efeito.

Passo 2

Ligação de hidrogênio ocorre quando um átomo de hidrogênio já ligado covalentemente a um elemento muito eletronegativo (F, O ou N) interage com um par de elétrons não-ligantes de outra molécula. Isso gera uma força intermolecular extra, mais forte que dipolo–dipolo comum, mas mais fraca que ligação covalente.

Passo 3

Vamos comparar os pontos de ebulição:
HF tem Tebapprox20,^circC, enquanto HCl ferve a -85,^circC.
NH3 ferve a -33,^circC, já PH3 a -87,^circC.
H2O ferve a 100,^circC, contra -60,^circC de H2S.
Esses saltos enormes mostram que a ligação de hidrogênio em HF, NH3 e H2O eleva muito o ponto de ebulição em comparação aos hidretos sem essa interação.

Passo 4

Além de Teb e Tfus, a ligação de hidrogênio aumenta a viscosidade e a tensão superficial. Por exemplo, a água tem tensão superficial approx 72,mN/m a 20^circC, bem maior que a de H2S. A solubilidade em água de compostos com F–H, O–H ou N–H também é favorecida, pois podem formar ligações ao soluto e à própria água, explicando por que NH3 e HF são altamente solúveis em água.

Passo 5

No caso da água, a ligação de hidrogênio forma uma rede tetraédrica em gelo, tornando-o menos denso que a água líquida—uma exceção importante na natureza. Isso não ocorre em H2S ou outros hidretos sem ligação de hidrogênio forte.

Resposta

A formação de ligação de hidrogênio em HF, NH3 e H2O gera forças intermoleculares extras que elevam substancialmente seus pontos de fusão e ebulição, aumentam viscosidade e tensão superficial, melhoram solubilidade em água e, no caso da água, levam ao gelo menos denso que o líquido. Essas características são muito mais pronunciadas do que nos hidretos da mesma família que não formam ligação de hidrogênio.

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