Identifique, apresentando suas razões, que substància em cada par tem, provavelmente, o ponto de ebulicio normal mais alto:
ou
Passo 1
O enunciado pede que eu identifique qual das duas substâncias tem, provavelmente, o ponto de ebulição normal mais alto:
ou
. As informações fornecidas são apenas as fórmulas químicas das duas moléculas.
Passo 2
Determinar forma molecular e polaridade de cada molécula (informação importante para saber que forças intermoleculares atuam).
- A molécula de
tem silício ligado a quatro hidrogênios em torno do átomo central; essa geometria é tetraédrica e os quatro ligantes são idênticos, logo as polaridades das ligações se cancelam. Portanto é, em primeiro ajuste, uma molécula apolar (não polar). - A molécula de
também tem Si ligado a quatro flúors em geometria tetraédrica; apesar das ligações Si–F serem bastante polares, os quatro vetores de dipolo se cancelam por simetria, tornando também globalmente apolar.
Explicação didática rápida sobre cancelamento de dipolos: em um tetraedro com quatro ligações idênticas, os vetores dipolo têm mesma magnitude e se orientam simetricamente, resultando soma vetorial nula — por isso não há momento dipolar resultante.
Passo 3
Quais forças intermoleculares importam aqui?
- Para moléculas polares podemos ter dipolo-dipolo permanente; para moléculas com H ligado a O/N/F pode haver ligação de hidrogênio; para todas as moléculas, mesmo as apolares, atuam forças de London (forças de dispersão), que vêm das flutuações instantâneas da nuvem eletrônica.
- Como ambas as moléculas são apolares globalmente, as forças relevantes que determinam o ponto de ebulição são basicamente as forças de dispersão de London.
- Breve aula sobre dispersão: as forças de dispersão aumentam quando a molécula é mais polarizável — isto é, quando a nuvem eletrônica é maior e mais “mole”, podendo gerar dipolos instantâneos maiores. Em termos práticos para comparar moléculas do mesmo tipo estrutural, maior massa molecular / maior número de elétrons costuma significar maior polarizabilidade e, portanto, maior força de dispersão e ponto de ebulição mais alto.
Passo 4
Comparar massa molar e número de elétrons (indicadores de polarizabilidade) das duas moléculas.
- Usar massas atômicas aproximadas:
, , . - Calcular massa molar de
:
- Calcular massa molar de
:
- Comparação:
é muito maior que (aproximadamente 3,2 vezes maior). Em termos de elétrons totais, tem bem menos elétrons que , logo a nuvem eletrônica total de é muito maior.
Passo 5
Interpretação e conclusão física (por que isso determina o ponto de ebulição).
- Como ambas as moléculas são apolares, o que governa o ponto de ebulição é essencialmente a intensidade das forças de dispersão.
- Forças de dispersão crescem com o tamanho da nuvem eletrônica e com a massa molecular efetiva; portanto,
, por ter massa molar e número de elétrons muito maiores, é muito mais polarizável no conjunto e apresenta forças de dispersão mais fortes que . - Consequência direta: é necessário mais energia (temperatura mais alta) para vencer as forças intermoleculares em
do que em ; portanto terá, provavelmente, o ponto de ebulição normal mais alto.
Observação para não confundir: apesar de cada ligação Si–F ser polar, a molécula é simétrica e não apresenta dipolo permanente; também não há possibilidade de ligação de hidrogênio aqui. Assim, as ligações polares internas não criam interações dipolo-dipolo maciças entre moléculas no estado líquido que superem o efeito do maior tamanho/eletrons de
.