Justifique a maior volatilidade do 0 -nitrofenol e do 0 -hidroxibenzaldeído quando comparada com a dos respec. tivos isômeros meta e para.

Passo 1

O que o enunciado pede: justificar por que o \text{0-nitrofenol} e o \text{0-hidroxibenzaldeído}í apresentam maior volatilidade quando comparados com os respectivos isômeros meta e para.
Informações dadas (implícitas no enunciado): são três isômeros (orto, meta, para) de cada composto; queremos comparar volatilidade (capacidade de passar para a fase vapor) entre esses isômeros.

Passo 2

O que significa “maior volatilidade” e como isso se conecta com propriedades físicas importantes.
Volatilidade está relacionada à tendência de uma substância escapar para a fase gasosa: quanto menor a atração intermolecular entre moléculas, maior a volatilidade. Em prática, maior volatilidade costuma corresponder a menor ponto de ebulição e maior pressão de vapor. Portanto, para explicar volatilidade comparamos as forças intermoleculares que cada isômero forma.

Passo 3

Quais são as forças intermoleculares relevantes aqui e como elas afetam o ponto de ebulição.
As forças mais importantes para compostos aromáticos com grupos \text{OH}, \text{NO}_2 ou \text{CHO} são: forças de London (forças de dispersão), dipolo–dipolo e, sobretudo, ligações de hidrogênio (H-bonds). Ligações de hidrogênio intermoleculares fortes aumentam muito o ponto de ebulição porque “ligam” as moléculas entre si, exigindo mais energia para separá-las. Logo, isômeros que formam muitas ligações de hidrogênio intermoleculares terão menor volatilidade.

Passo 4

Conceito chave: ligação de hidrogênio intermolecular versus intramolecular.
  • Ligação de hidrogênio intermolecular: ocorre entre um doador \text{(ex.: O–H)} de uma molécula e um aceitador \text{(ex.: O, N)} de outra molécula; promove associação entre moléculas (dimerização, macromoléculas associadas).
  • Ligação de hidrogênio intramolecular: ocorre dentro da mesma molécula quando a geomet ria permite (por exemplo, grupo \text{OH} próximo a um \text{O} de um nitro ou a um \text{O} carbonílico). Essa ligação “usa” o grupo que, de outra forma, poderia participar de ligações intermoleculares. Consequência prática: intramolecular H-bond reduz a habilidade da molécula de formar fortes interações com outras moléculas, portanto tende a reduzir o ponto de ebulição e aumentar a volatilidade.

Passo 5

Aplicação ao \text{0-nitrofenol} (ou seja, o isômero orto do nitrofenol).
  • Na posição orto a \text{OH} e ao \text{NO}_2 a distância entre o hidrogênio do \text{OH} e um dos oxigênios do \text{NO}_2 é pequena o bastante para formar uma ligação de hidrogênio intramolecular.
  • Essa ligação intramolecular “prende” o \text{OH} à própria molécula, diminuindo a capacidade do \text{OH} de formar ligações de hidrogênio intermoleculares com outras moléculas de nitrofenol (ou com água etc.).
  • Como resultado, há menos associações intermoleculares (dimers, cadeias de H-bonds) no estado líquido; isso reduz a energia necessária para vaporizar as moléculas → maior volatilidade para o orto em relação a meta e para, que não fazem a mesma H-bond intramolecular eficaz.

Passo 6

Aplicação ao \text{0-hidroxibenzaldeído}í (2‑hidroxibenzaldeído, conhecido também como salicilaldeído).
  • Na posição orto o grupo \text{OH} pode formar uma ligação de hidrogênio intramolecular com o oxigênio do grupo carbonila \text{CHO}.
  • Essa interação intramolecular estabiliza a conformação “fechada” da molécula e novamente impede o \text{OH} de atuar como doador em ligações intermoleculares eficientes.
  • Como consequência há menos ligação intermolecular entre moléculas de hidroxibenzaldeído no líquido (menos dimerização por H-bond), o que diminui o ponto de ebulição e aumenta a volatilidade do isômero orto em comparação aos isômeros meta e para, que não conseguem formar essa H-bond intramolecular tão efetiva.

Passo 7

Por que os isômeros meta e para têm menor volatilidade.
  • Em meta e para a geometria não permite uma ligação de hidrogênio intramolecular forte entre \text{OH} e o grupo aceitador ( \text{NO}_2 ou \text{C=O}).
  • Assim, o \text{OH} permanece disponível para formar ligações de hidrogênio intermoleculares com outras moléculas, promovendo maior associação (dimers, redes H-bond) no líquido.
  • Essas associações exigem mais energia para romper na vaporização, logo meta e para têm menor volatilidade (maior ponto de ebulição).

Passo 8

Outros efeitos que reforçam a explicação (breve, para não confundir).
  • Steric hindrance orto: às vezes o substituinte em orto cria impedimento estérico que também dificulta empacotamento eficiente no sólido/líquido, o que pode favorecer volatilidade; mas aqui o efeito mais importante e decisivo é a formação de H-bond intramolecular.
  • Polaridade e dipolo: a H-bond intramolecular pode reduzir a disponibilidade de grupos polares para interagir entre moléculas, diminuindo interações dipolo–dipolo intermoleculares também.

Passo 9

Regra prática que dá jeito na prova (resumão mental).
Se um isômero orto permite uma ligação de hidrogênio intramolecular entre grupos próximos (por exemplo, \text{OH} \text{NO}_2 ou \text{OH} \text{C=O}), então espere menor associação intermolecular, menor ponto de ebulição e, portanto, maior volatilidade do isômero orto em comparação com meta e para.

Resposta

A maior volatilidade do \text{0-nitrofenol} e do \text{0-hidroxibenzaldeído}í ocorre porque, na posição orto, o \text{OH} forma uma ligação de hidrogênio intramolecular com o oxigênio do \text{NO}_2 ou com o oxigênio carbonílico \text{C=O}; essa H-bond intramolecular reduz a capacidade de formar ligações de hidrogênio intermoleculares (e de dimerizar), diminuindo as forças intermoleculares no líquido e assim baixando o ponto de ebulição (aumentando a volatilidade) em comparação com os isômeros meta e para.

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