Entre
e
explique porque a água possui o maior ponto de ebulição.
Passo 1
O enunciado pede para comparar os pontos de ebulição de
,
e
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:
,
,
.
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.
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
onde
são átomos muito eletronegativos (F, O ou N) e
é um par livre.
Passo 4
Comparemos a capacidade de cada molécula doar e aceitar ligações de hidrogênio:
– possui 1 hidrogênio ligado a F (1 doador) e 3 pares livres em F (até 3 aceitadores), mas forma cadeias lineares de H-bonds.
– tem 3 hidrogênios ligados a N (3 doadores) e 1 par livre em N (1 aceitador), porém
é menos eletronegativo que
ou
, gerando H-bonds mais fracos e uma rede pouco extensa.
– 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
ou a rede esparsa de
. Quebrar essa rede exige muito mais energia térmica, elevando o ponto de ebulição de
acima de
, bem maior que os
do
e os
do
.
Resposta
A água tem o maior ponto de ebulição porque cada molécula de
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.