A natureza e a intensidade das forças intermoleculares ajudam a justificar diferenças nas propriedades físicas e químicas entre determinadas substâncias. Diante disso, explique e a seguinte diferença: \mathrm{CH}_{4} entra em ebulição a 161,6^{\circ} \mathrm{C} negativos, \mathrm{CH}_{3} \mathrm{Cl} entra em ebulição a 61 { }^{\circ} \mathrm{C}

Passo 1

O enunciado pede para explicar, com base nas forças intermoleculares, por que o ponto de ebulição de \mathrm{CH_4} -161,6^\circ\mathrm{C} é muito menor que o de \mathrm{CH_3Cl} 61^\circ\mathrm{C}. O conteúdo é forças intermoleculares — em particular, forças de London (dispersion), forças dipolo–dipolo e efeito da polarizabilidade.

Passo 2

Identificamos a geometria e polaridade de cada molécula.
\mathrm{CH_4} é tetraédrica e simétrica, com ligações C–H pouco polarizadas, resultando numa molécula globalmente apolar.
\mathrm{CH_3Cl} também é aproximadamente tetraédrica, mas a ligação C–Cl é significativamente polar ( \delta^+ em C, \delta^- em Cl), gerando um dipolo permanente.

Passo 3

Analisamos as forças intermoleculares em \mathrm{CH_4}.
• Por ser apolar, só interage por forças de London (dipolo instantâneo–dipolo induzido).
• Essas forças são fracas, pois o átomo de hidrogênio tem baixa eletronegatividade e pouca nuvem eletrônica para polarizar.
• Consequência: pouca energia térmica é necessária para separar moléculas, gerando ponto de ebulição muito baixo -161,6^\circ\mathrm{C}.

Passo 4

Analisamos as forças intermoleculares em \mathrm{CH_3Cl}.
• Há dipolo permanente, então surgem forças dipolo–dipolo, muito mais fortes que forças de London isoladas.
• Além disso, o átomo de cloro é mais eletronegativo e maior, aumentando a polarizabilidade da molécula e reforçando as forças de dispersão.
• Soma dessas interações mais intensas faz com que seja necessário mais calor para ebular, elevando o ponto de ebulição a 61^\circ\mathrm{C}.

Passo 5

Comparamos:
• Em \mathrm{CH_4}, apenas forças de London fracas ⇒ ponto de ebulição muito baixo.
• Em \mathrm{CH_3Cl}, dipolo permanente + maior polarizabilidade ⇒ forças intermoleculares bem mais fortes ⇒ ponto de ebulição alto.

Resposta

O metano \mathrm{CH_4} é apolar e só apresenta forças de London fracas, por isso entra em ebulição a -161,6^\circ\mathrm{C}. Já o clorometano \mathrm{CH_3Cl} é polar, possui forças dipolo–dipolo e maior polarizabilidade (por causa do cloro), exigindo muito mais energia térmica para a ebulição, o que explica seu ponto de ebulição de 61^\circ\mathrm{C}.

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