A ligação de hidrogênio ocorre somente quando o hidrogênio está ligado a átomos de:
a) Flúor, oxigênio ou nitrogênio
b) Cloro, enxofre ou fósforo
c) Hidrogênio, carbono ou boro
d) Sódio, cálcio ou magnésio
e) Qualquer átomo eletropositivo
a) Flúor, oxigênio ou nitrogênio
b) Cloro, enxofre ou fósforo
c) Hidrogênio, carbono ou boro
d) Sódio, cálcio ou magnésio
e) Qualquer átomo eletropositivo
Passo 1
O enunciado pergunta qual é a condição correta para que ocorra ligação de hidrogênio, apresentando as alternativas:
a) Flúor, oxigênio ou nitrogênio
b) Cloro, enxofre ou fósforo
c) Hidrogênio, carbono ou boro
d) Sódio, cálcio ou magnésio
e) Qualquer átomo eletropositivo
a) Flúor, oxigênio ou nitrogênio
b) Cloro, enxofre ou fósforo
c) Hidrogênio, carbono ou boro
d) Sódio, cálcio ou magnésio
e) Qualquer átomo eletropositivo
O que está sendo pedido: escolher a alternativa que descreve corretamente os átomos aos quais o hidrogênio deve estar ligado para que ocorra ligação de hidrogênio.
Informações relevantes dadas pelo enunciado: as cinco alternativas com conjuntos de elementos químicos. Não há outros dados numéricos nem figuras.
Passo 2
O que é ligação de hidrogênio (explicação conceitual, passo a passo)?
- Ligação de hidrogênio é uma interação intermolecular (ou, às vezes, intramolecular) forte do tipo dipolo–dipolo dirigida: ocorre quando um átomo de hidrogênio está covalentemente ligado a um átomo muito eletronegativo, e esse hidrogênio parcialmente carregado positivamente (
) interage com um par de elétrons não ligantes (lone pair) de outro átomo eletronegativo, que atua como aceitador. - Em linguagem simples: precisa haver um doador H—X, em que
é muito eletronegativo, e um aceitador com par(es) solitários (por exemplo, ) que “segura” o hidrogênio por atração elétrica fraca, formando . - Termos: “doador” = a ligação covalente
que cria o no H; “aceitador” = átomo com par(es) eletrônicos livres que recebe a interação ( denota a ligação de hidrogênio).
Passo 3
Por que a eletronegatividade importa? (uma mini-aula)
- Eletronegatividade mede a tendência de um átomo em atrair elétrons numa ligação. Quanto mais eletronegativo for
, mais os elétrons da ligação ficam perto de , deixando o hidrogênio com carga parcial positiva maior ( ). Esse é o que permite que H seja atraído por pares eletrônicos em outro átomo. - Valores de referência (escala de Pauling, aproximados): flúor
, oxigênio , nitrogênio . Valores de outros elementos: cloro , enxofre , fósforo , carbono , boro , metais alcalinos/terrosos , , . - Regras práticas: para ligação de hidrogênio significativa é preciso que o átomo ligado ao hidrogênio seja muito eletronegativo (tipicamente
, ou ) e que exista ao menos um par solitário no aceitador. Se o átomo ligado ao H não for bem eletronegativo, o H não ficará suficientemente positivo e a interação será fraca ou ausente.
Passo 4
Exemplos concretos para fixar a ideia (como reconhecer na prova)
- Água:
. O hidrogênio está ligado ao oxigênio ( é muito eletronegativo e tem pares solitários). Resultado: fortes ligações de hidrogênio entre moléculas de água — explica ponto de ebulição alto. - Fluoreto de hidrogénio:
. Moléculas formam cadeias por ligações de hidrogênio muito fortes. - Amônia:
(mais fracas que em água, mas existem). - Observação prática: quando vir H ligado a
, ou , marque como provável ligação de hidrogênio (desde que haja um par livre no aceitador).
Passo 5
Por que as outras alternativas estão erradas (análise item a item)
- a)
, ou : esses átomos são altamente eletronegativos e têm pares livres; portanto, quando ligados covalentemente ao H, criam o cenário correto para ligação de hidrogênio. Esta alternativa atende aos requisitos — boa candidata. - b)
, ou : embora e tenham eletronegatividades parecidas numericamente, é maior e menos eficaz em polarizar a ligação H e os pares de não formam ligações de hidrogênio fortes; e são significativamente menos eletronegativos ( , ) e normalmente não promovem ligação de hidrogênio forte. Logo, alternativa (b) está incorreta. - c)
, ou : H–H não faz sentido para doar H com carga parcial; C ligado a H (ligações C–H) é pouco polar na maioria dos casos, então C–H não costuma formar ligações de hidrogênio (exceto casos muito especiais e fracos, p.ex. C–H ativado por grupos eletronegativos): regra geral, está errado. Boro também não tem eletronegatividade suficiente. - d)
, ou : são metais (eletropositivos), não formam ligações covalentes H—X com o tipo de polarização necessária; hidrácidos/metais formam espécies iônicas ou hidretos, não o padrão requerido para ligação de hidrogênio. Errado. - e) “Qualquer átomo eletropositivo”: contradiz a própria definição — ligação de hidrogênio exige o átomo ligado ao H ser eletronegativo (não eletropositivo). Portanto, (e) está incorreta.
Passo 6
Aspectos quantitativos e ideia de força (para lembrar na hora da prova)
- A ligação de hidrogênio tem energia típica na faixa aproximadamente
(dependendo da força; por comparação, ligações covalentes têm centenas de ). Isso mostra que é mais forte que uma interação de van der Waals típica, mas mais fraca que uma ligação covalente. - Na prova: se pedirem justificar por que água tem ponto de ebulição muito maior que H
S, diga: porque em existem ligações de hidrogênio ( é eletronegativo), enquanto em (S menos eletronegativo) não há ligações de hidrogênio significativas.
Passo 7
Conclusão final e dica prática
- Regra prática de prova (decora e use): ligação de hidrogênio clássica ocorre quando o hidrogênio está ligado a
, ou . Sempre verifique se existe também um par livre no aceitador. - Dica motivacional: se estiver em dúvida numa questão rápida, procure por H ligado a O, N ou F — se estiver, é muito provável que a alternativa correta seja essa.
Resposta
a) Flúor, oxigênio ou nitrogênio