Indique o tipo de interação intermolecular predominante nas substâncias abaixo, justificando sua resposta com base na estrutura e polaridade de cada molécula:
\mathrm{NH}_{3} (amônia)

Passo 1

O enunciado pede: indicar o tipo de interação intermolecular predominante em \mathrm{NH_3} (amônia) e justificar a resposta com base na estrutura e polaridade da molécula.
Informações dadas: a substância é a molécula \mathrm{NH_3}.

Passo 2

Montar a estrutura eletrônica (ligação de Lewis) de \mathrm{NH_3}.
  • Nitrogênio tem 5 elétrons de valência e cada hidrogênio tem 1, totalizando 5 + 3\cdot1 = 8 elétrons de valência (4 pares).
  • Distribuição: três pares formam três ligações \mathrm{N-H} e sobra um par isolado (par livre) no nitrogênio.
  • Em notação: o nitrogênio central ligado a três hidrogênios e com um par livre, ou seja a estrutura é \mathrm{H - N(:) - H} com outro \mathrm{H} ligado.

Passo 3

Determinar a geometria molecular (VSEPR) e implicação na forma tridimensional.
  • O nitrogênio tem quatro regiões de elétrons (3 ligações simples + 1 par lone pair), o que produz uma geometria eletrônica tetraédrica.
  • Como uma das regiões é um par isolado, a geometria molecular (dos átomos) fica em forma de pirâmide trigonal (trigonal piramidal).
  • Isso faz com que os vetores de polaridade das ligações \mathrm{N-H} não se cancelem completamente; a molécula fica polar.

Passo 4

Explicar por que as ligações \mathrm{N-H} são polares.
  • Eletronegatividades: o nitrogênio é mais eletronegativo que o hidrogênio, portanto cada ligação \mathrm{N-H} possui uma separação de cargas parcial: carga parcial negativa no N e parcial positiva nos H.
  • Escrevendo qualitativamente: \delta^- em \mathrm{N} e \delta^+ nos \mathrm{H} ligados a ele.
  • Como a forma é piramidal, os três vetores \mathrm{N\!-\!H} não se anulam, resultando em um dipolo molecular líquido (por exemplo \mu \approx 1,47\\ \text{D}, valor indicativo).

Passo 5

Definir o que é uma ligação de hidrogênio e checar se \mathrm{NH_3} satisfaz os critérios.
  • Critério prático para ligação de hidrogênio: existe um átomo de hidrogênio ligado a um átomo fortemente eletronegativo (tipicamente \mathrm{N}, \mathrm{O} ou \mathrm{F}), e também existe um átomo com par de elétrons livres que possa atuar como aceitador do hidrogênio.
  • Em \mathrm{NH_3}: os hidrogênios estão ligados a \mathrm{N} (doadores de \mathrm{H}), e o próprio nitrogênio possui um par livre (aceitador). Portanto moléculas vizinhas de \mathrm{NH_3} podem formar ligações do tipo \mathrm{N-H\cdots N} (hidrogênio de uma molécula ligado ao par livre de nitrogênio de outra).
  • Conclusão lógica: \mathrm{NH_3} pode formar ligações de hidrogênio intermoleculares.

Passo 6

Comparar força das interações presentes e justificar qual predomina.
  • Em qualquer substância existem sempre forças de London (dispersão) e, se a molécula for polar, forças dipolo–dipolo.
  • Ligações de hidrogênio são um caso particular e mais forte de interação dipolo–dipolo quando há \mathrm{X-H} com \mathrm{X}=\mathrm{N,O,F}. Para moléculas pequenas como \mathrm{NH_3}, as ligações de hidrogênio são geralmente mais importantes do que as simples dipolo–dipolo ou dispersão para determinar propriedades macroscópicas (ex.: ponto de ebulição, viscosidade, tensão superficial).
  • Em \mathrm{NH_3} as ligações de hidrogênio entre moléculas são, portanto, a interação intermolecular predominante. As forças de London e dipolo–dipolo existem também, mas são secundárias em relação às pontes de hidrogênio.

Passo 7

Efeito observável e comparação útil para prova (como reconhecer rapidamente).
  • Consequência prática: apesar de massa molar relativamente baixa, \mathrm{NH_3} tem ponto de ebulição muito mais alto do que hidrocarbonetos de massa similar, por causa das ligações de hidrogênio. Isto é um sinal experimental que confirma a presença importante de H‑bonding.
  • Dica rápida para prova: ao ver uma molécula com \mathrm{N-H}, \mathrm{O-H} ou \mathrm{F-H} e presença de par(es) livres em átomos eletronegativos, responda “ligações de hidrogênio” como interação predominante, e mencione que dipolo–dipolo e London também ocorrem.

Resposta

Ligações de hidrogênio (ponte de hidrogênio).