Identifique, apresentando suas razões, que substància em cada par tem, provavelmente, o ponto de ebulicio normal mais alto:
\mathrm{SiH}_{4} ou \mathrm{SiF}_{4}

Passo 1

O enunciado pede que eu identifique qual das duas substâncias tem, provavelmente, o ponto de ebulição normal mais alto: \mathrm{SiH}_{4} ou \mathrm{SiF}_{4}. 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 \mathrm{SiH}_{4} 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 \mathrm{SiH}_{4} é, em primeiro ajuste, uma molécula apolar (não polar).
  • A molécula de \mathrm{SiF}_{4} 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 \mathrm{SiF}_{4} 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: M(\mathrm{Si}) = 28{,}09, M(\mathrm{H}) = 1{,}008, M(\mathrm{F}) = 19{,}00.
  • Calcular massa molar de \mathrm{SiH}_{4}:
M(\mathrm{SiH}_{4}) = M(\mathrm{Si}) + 4\cdot M(\mathrm{H}) = 28{,}09 + 4\cdot 1{,}008 = 28{,}09 + 4{,}032 = 32{,}122
  • Calcular massa molar de \mathrm{SiF}_{4}:
M(\mathrm{SiF}_{4}) = M(\mathrm{Si}) + 4\cdot M(\mathrm{F}) = 28{,}09 + 4\cdot 19{,}00 = 28{,}09 + 76{,}00 = 104{,}09
  • Comparação: M(\mathrm{SiF}_{4}) é muito maior que M(\mathrm{SiH}_{4}) (aproximadamente 3,2 vezes maior). Em termos de elétrons totais, \mathrm{SiH}_{4} tem bem menos elétrons que \mathrm{SiF}_{4}, logo a nuvem eletrônica total de \mathrm{SiF}_{4} 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, \mathrm{SiF}_{4}, por ter massa molar e número de elétrons muito maiores, é muito mais polarizável no conjunto e apresenta forças de dispersão mais fortes que \mathrm{SiH}_{4}.
  • Consequência direta: é necessário mais energia (temperatura mais alta) para vencer as forças intermoleculares em \mathrm{SiF}_{4} do que em \mathrm{SiH}_{4}; portanto \mathrm{SiF}_{4} 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 \mathrm{SiF}_{4}.

Resposta

\mathrm{SiF}_{4}

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