-
Entre as substâncias
e
, selecione a alternativa correta. [Dados:
eletronegatividade de Pauling:
( )
é mais volátil que o
.
( )
tem maior pressão de vapor que o
.
( X )
é a de maior ponto de ebulição.
( )
é a de maior força de interação intermolecular.
( ) quatro destas moléculas são apolares.
Explicação: Dentre as substâncias citadas, o tetrabromometano (
) possui maior ponto de ebulição pois os grupos Br são volumosos quando comparados aos demais (H e Cl), conferindo à molécula uma maior área superficial e, consequentemente, favorecendo a interação entre suas moléculas.
( )
( )
( X )
( )
( ) quatro destas moléculas são apolares.
Explicação: Dentre as substâncias citadas, o tetrabromometano (
Passo 1
O enunciado dá as substâncias
,
,
,
,
e
e pede que eu selecione a alternativa correta entre as cinco afirmativas abaixo. Os dados fornecidos são as massas atômicas e as eletronegatividades de Pauling:
,
,
,
;
eletronegatividades: ,
,
,
.
eletronegatividades:
As cinco afirmativas a avaliar são:
-
é mais volátil que o . -
tem maior pressão de vapor que o . -
é a de maior ponto de ebulição. -
é a de maior força de interação intermolecular. - quatro destas moléculas são apolares.
A partir daqui eu passo a resolver e justificar, passo a passo.
Passo 2
Conceitos-chave que vou usar (explicados de forma prática):
- Volatilidade / pressão de vapor / ponto de ebulição: são propriedades relacionadas às forças intermoleculares. Mais fortes as forças intermoleculares, menor a volatilidade (menor pressão de vapor) e maior o ponto de ebulição.
- Tipos principais de interações aqui: forças de London (dispersão) e dipolo-dipolo. Não há ligações de hidrogênio entre essas moléculas (pois não há
, ou ). - Forças de London aumentam com a massa molar e com a polarizabilidade (nuvem eletrônica mais “mole” e maior superfície molecular). Portanto, moléculas maiores e com átomos pesados tendem a ter maiores pontos de ebulição.
- Polaridade molecular: cada ligação tem um dipolo (diferença de eletronegatividade). O dipolo resultante da molécula é a soma vetorial desses dipolos. Moléculas tetraédricas com substituintes idênticos em todos os vértices tendem a ser apolares, substituições assimétricas produzem dipolo resultante (molécula polar).
Vou aplicar esses conceitos às moléculas fornecidas.
Passo 3
Calcular as massas molares (uso as massas atômicas dadas). Isso dá uma noção direta da polarizabilidade relativa e da tendência das forças de dispersão.
Observação: maiores massas molares normalmente implicam maior polarizabilidade e maiores forças de London.
Passo 4
Determinar polaridade de cada molécula (usando eletronegatividades e geometria tetraédrica do
sp^3):
- Ligações e diferenças de eletronegatividade (valores dados):
Portanto as ligações
e
são polares, com dipolo apontando do
para o halogênio.
Agora a molécula por molécula (todas são tetraédricas ao redor do C central):
-
: simétrica com 4 H idênticos → dipolos se cancelam → molécula apolar. -
: um e três → assimétrica → dipolo resultante não se cancela → molécula polar. -
: dois e dois . Em geometria tetraédrica, os dois não cancelam perfeitamente (a menos que estivessem exatamente opostos, o que não ocorre para pares em tetraedro), portanto a molécula é polar. -
: mesmo raciocínio que acima com em lugar dos → molécula polar. -
: três e um → claramente assimétrica → polar. -
: quatro idênticos em tetraedro → dipolos se cancelam → molécula apolar.
Conclusão sobre apolaridade: apenas
e
são apolares. As outras quatro são polares. (Portanto a afirmação que “quatro destas moléculas são apolares” é falsa — na verdade são duas apolares.)
Passo 5
Análise de cada afirmativa com justificativa usando massa molar, polarizabilidade e polaridade:
- "
é mais volátil que o ."
- Volatilidade inversa ao ponto de ebulição / forças intermoleculares.
- Comparando massas:
tem e tem . é muito mais pesada e mais polarizável → forças de London mais fortes → menos volátil. - Conclusão: a afirmativa é falsa.
- "
tem maior pressão de vapor que o ."
- Pressão de vapor maior significa mais volátil e menor ponto de ebulição.
-
tem ; tem . é muito mais pesada e bem mais polarizável → menor pressão de vapor (não maior). - Conclusão: a afirmativa é falsa.
- "
é a de maior ponto de ebulição."
-
é a mais pesada ( ) e tem os átomos mais volumosos ( ), o que aumenta superfície efetiva e polarizabilidade → maiores forças de dispersão → maior ponto de ebulição esperado entre as listadas. - Isso coincide com o raciocínio físico: maior massa e maior superfície → maior ponto de ebulição.
- Conclusão: a afirmativa é verdadeira.
- "
é a de maior força de interação intermolecular."
-
é a mais leve ( ) e apolar com nuvem eletrônica pouco polarizável → forças de London muito fracas → menor força intermolecular do grupo. - Conclusão: a afirmativa é falsa.
- “quatro destas moléculas são apolares.”
- Já avaliado no Passo 4: apenas
e são apolares → somente 2 apolares. - Conclusão: a afirmativa é falsa.
Passo 6
Resumo final das avaliações:
- (1) Falsa.
- (2) Falsa.
- (3) Verdadeira.
- (4) Falsa.
- (5) Falsa.
Portanto a única alternativa correta é a que afirma que
tem o maior ponto de ebulição, compatível com a explicação dada no enunciado sobre átomos volumosos, maior área superficial e maior polarizabilidade.