Identifique, apresentando suas razões, que substância em cada par tem, provavelmente, - ponto de fusão normal mais alto (as estruturas de Lewis podem ajudar nos argumentos):
HCl ou NaCl
HCl ou NaCl
Passo 1
O enunciado pede: identificar, com razões, qual das duas substâncias tem provavelmente o ponto de fusão normal mais alto no par
ou
. Informações fornecidas pelo enunciado: apenas os nomes/fórmulas
e
. Não há dados numéricos no enunciado.
Passo 2
Representações de Lewis e natureza das ligações (o que os desenhos nos dizem).
- Para
: a estrutura de Lewis é com três pares não ligantes no cloro. Isso mostra uma molécula discreta, neutra, ligada por uma ligação covalente simples polar (o cloro é muito mais eletronegativo que o hidrogênio). Em notação:
- Para
: a estrutura de Lewis costuma ser representada como íons separados , indicando transferência praticamente completa de um elétron do sódio para o cloro e formação de íons. Em notação:
Explicação didática: a estrutura mostra que
é uma molécula covalente (apesar de polar) enquanto
é um composto iônico formado por íons que se organizam numa rede cristalina.
Passo 3
Forças intermoleculares / interacionais relevantes e suas intensidades.
- Para moléculas discretas como
: as interações entre unidades são principalmente forças de dispersão de London (forças de van der Waals) e interações dipolo–dipolo porque é polar. Essas forças são relativamente fracas comparadas a ligações iônicas. Não há ligação intermolecular do tipo iônico na fase sólida de ; as moléculas se mantêm juntas por forças intermoleculares fracas. - Para um cristal iônico como
: as interações são forças eletrostáticas fortes entre íons e em uma rede cristalina estendida. Essas forças (energia reticular) são muito maiores que forças dipolo–dipolo ou de London típicas.
Passo 4
Ligando a força de interação ao ponto de fusão (por que maior interação → maior ponto de fusão).
- Conceito: o ponto de fusão é a temperatura na qual suficientemente de energia térmica é fornecida para superar as forças que mantêm a estrutura sólida. Quanto mais fortes forem essas forças, maior a energia (logo temperatura) necessária para fundir.
- Para uma rede iônica extensa, a energia por unidade necessária para separar íons é grande porque cada íon interage com muitos vizinhos por forças coulombianas. Para um sólido molecular, cada molécula interage relativamente fracamente com algumas vizinhas; portanto o ponto de fusão é baixo.
Passo 5
Fórmula qualitativa da energia eletrostática (intuição numérica).
- A interação coulombiana entre duas cargas pode ser escrita (qualitativamente) como
onde
são as cargas,
é a distância entre cargas e
é uma constante. Na rede iônica, muitos pares contribuem, levando a uma grande energia reticular total. Isso explica por que compostos iônicos com íons monovalentes e raios iônicos pequenos tipicamente têm pontos de fusão elevados.
- Intuição prática: uma substância formada por íons fortemente atraídos precisa de muito mais calor para separar suas partículas do que uma substância formada por moléculas neutras com forças intermoleculares fracas.
Passo 6
Evidência experimental rápida (valores típicos) e conclusão lógica.
- Observação experimental conhecida (apenas como referência): o ponto de fusão de
é muito baixo, cerca de , enquanto o ponto de fusão de é muito alto, cerca de . Esses números mostram concretamente a diferença enorme entre uma molécula covalente polar e um sólido iônico. - Conclusão lógica (sem nomear o vencedor nesta etapa): a substância que forma uma rede iônica extensa (íons) terá ponto de fusão muito maior do que a substância que existe como moléculas discretas e neutras com forças intermoleculares fracas.