Entre \mathrm{HF}, \mathrm{NH}_{3} e \mathrm{H}_{2} \mathrm{O} explique porque a água possui o maior ponto de ebulição.

Passo 1

O enunciado pede para comparar os pontos de ebulição de \mathrm{HF}, \mathrm{NH_{3}} e \mathrm{H_{2}O} e explicar por que a água tem o maior valor. O conteúdo principal aqui são as forças intermoleculares, em especial as ligações de hidrogênio, e como elas influenciam o ponto de ebulição.

Passo 2

Primeiro, note que as massas molares são semelhantes: \displaystyle M_{\mathrm{NH_{3}}}=17, \displaystyle M_{\mathrm{H_{2}O}}=18, \displaystyle M_{\mathrm{HF}}=20.
Como as forças de London (forças de dispersão) dependem da massa e do tamanho da nuvem eletrônica, elas acabam sendo de mesma ordem de grandeza nos três casos e não explicam a diferença drástica de pontos de ebulição.

Passo 3

Todos os três compostos são polares e exibem interações dipolo–dipolo, mas a principal diferença está na capacidade de formar ligações de hidrogênio, isto é, interações muito fortes do tipo \mathrm{X\text{\:–}H}\cdots\mathrm{:Y} onde X,Y são átomos muito eletronegativos (F, O ou N) e \mathrm{:Y} é um par livre.

Passo 4

Comparemos a capacidade de cada molécula doar e aceitar ligações de hidrogênio:
\mathrm{HF} possui 1 hidrogênio ligado a F (1 doador) e 3 pares livres em F (até 3 aceitadores), mas forma cadeias lineares de H-bonds.
\mathrm{NH_{3}} tem 3 hidrogênios ligados a N (3 doadores) e 1 par livre em N (1 aceitador), porém N é menos eletronegativo que O ou F, gerando H-bonds mais fracos e uma rede pouco extensa.
\mathrm{H_{2}O} apresenta 2 hidrogênios ligados a O (2 doadores) e 2 pares livres em O (2 aceitadores), permitindo a formação de até 4 ligações de hidrogênio por molécula numa configuração tetraédrica.

Passo 5

A água constrói uma rede tridimensional de ligações de hidrogênio muito mais extensa e cooperativa do que as cadeias de \mathrm{HF} ou a rede esparsa de \mathrm{NH_{3}}. Quebrar essa rede exige muito mais energia térmica, elevando o ponto de ebulição de \mathrm{H_{2}O} acima de 100^\circ\mathrm{C}, bem maior que os \approx19^\circ\mathrm{C} do \mathrm{HF} e os -33^\circ\mathrm{C} do \mathrm{NH_{3}}.

Resposta

A água tem o maior ponto de ebulição porque cada molécula de \mathrm{H_{2}O} pode doar duas e aceitar duas ligações de hidrogênio, formando uma rede tridimensional muito forte e extensiva, o que exige mais energia para vaporizar o líquido.

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