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:
entra em ebulição a
negativos,
entra em ebulição a 61
Passo 1
O enunciado pede para explicar, com base nas forças intermoleculares, por que o ponto de ebulição de
é muito menor que o de
. 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.
• é tetraédrica e simétrica, com ligações C–H pouco polarizadas, resultando numa molécula globalmente apolar.
• também é aproximadamente tetraédrica, mas a ligação C–Cl é significativamente polar (
em C,
em Cl), gerando um dipolo permanente.
•
•
Passo 3
Analisamos as forças intermoleculares em
.
• 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 .
• 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
Passo 4
Analisamos as forças intermoleculares em
.
• 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 .
• 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
Passo 5
Comparamos:
• Em , apenas forças de London fracas ⇒ ponto de ebulição muito baixo.
• Em , dipolo permanente + maior polarizabilidade ⇒ forças intermoleculares bem mais fortes ⇒ ponto de ebulição alto.
• Em
• Em
Resposta
O metano
é apolar e só apresenta forças de London fracas, por isso entra em ebulição a
. Já o clorometano
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
.