Indique o tipo de interação intermolecular predominante nas substâncias abaixo, justificando sua resposta com base na estrutura e polaridade de cada molécula:
(amônia)
Passo 1
O enunciado pede: indicar o tipo de interação intermolecular predominante em
(amônia) e justificar a resposta com base na estrutura e polaridade da molécula.
Informações dadas: a substância é a molécula .
Informações dadas: a substância é a molécula
Passo 2
Montar a estrutura eletrônica (ligação de Lewis) de
.
- Nitrogênio tem 5 elétrons de valência e cada hidrogênio tem 1, totalizando
elétrons de valência (4 pares). - Distribuição: três pares formam três ligações
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
com outro 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
não se cancelem completamente; a molécula fica polar.
Passo 4
Explicar por que as ligações
são polares.
- Eletronegatividades: o nitrogênio é mais eletronegativo que o hidrogênio, portanto cada ligação
possui uma separação de cargas parcial: carga parcial negativa no N e parcial positiva nos H. - Escrevendo qualitativamente:
em e nos ligados a ele. - Como a forma é piramidal, os três vetores
não se anulam, resultando em um dipolo molecular líquido (por exemplo , valor indicativo).
Passo 5
Definir o que é uma ligação de hidrogênio e checar se
satisfaz os critérios.
- Critério prático para ligação de hidrogênio: existe um átomo de hidrogênio ligado a um átomo fortemente eletronegativo (tipicamente
, ou ), e também existe um átomo com par de elétrons livres que possa atuar como aceitador do hidrogênio. - Em
: os hidrogênios estão ligados a (doadores de ), e o próprio nitrogênio possui um par livre (aceitador). Portanto moléculas vizinhas de podem formar ligações do tipo (hidrogênio de uma molécula ligado ao par livre de nitrogênio de outra). - Conclusão lógica:
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
com . Para moléculas pequenas como , 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
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,
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
, ou 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).