O nitrogênio gasoso, \mathrm{N}_{2}, pode ser empregado na obtenção de atmosferas inertes; o nitrogênio líquido é utilizado em cirurgias a baixas temperaturas. Qual é o tipo de ligação química existente entre átomos na molécula \mathrm{N}_{2}, e que forças intermoleculares unem as moléculas no nitrogênio líquido?
a) Tipo de Ligação química: covalente apolar Forças intermoleculares: van der Waals.
b) Tipo de Ligação química: covalente polar Forças intermoleculares: pontes de hidrogênio.
c) Tipo de Ligação química: iônica Forças intermoleculares: van der Waals.
d) Tipo de Ligação química: metálica. Forças intermoleculares: pontes de hidrogênio.
e) Tipo de Ligação química: covalente polar Forças intermoleculares: ação dipolo-dipolo.

Passo 1

O enunciado pergunta duas coisas e fornece cinco alternativas (a–e). As perguntas são:
  • Qual é o tipo de ligação química existente entre átomos na molécula \mathrm{N}_2?
  • Quais forças intermoleculares unem as moléculas no nitrogênio líquido?
Informações explícitas do enunciado:
  • A molécula considerada é \mathrm{N}_2 (dois átomos iguais, nitrogênio).
  • É preciso escolher entre as alternativas (a) a (e), que combinam um tipo de ligação intramolecular com um tipo de força intermolecular.

Passo 2

Entendendo o tipo de ligação intramolecular em \mathrm{N}_2.
Conceito rápido e prático: ligação covalente ocorre quando átomos compartilham elétrons; se os átomos são idênticos, o compartilhamento é simétrico e a ligação é apolar (não há separação de cargas).
Aplicando a \mathrm{N}_2:
  • Cada átomo de nitrogênio tem a mesma eletronegatividade. Portanto a diferença de eletronegatividade entre eles é \Delta\chi=0.
  • O desenho de ligações mostra uma tripla ligação entre os dois nitrogênios: \mathrm{N}\equiv\mathrm{N}. Isso significa que cada átomo compartilha três pares de elétrons (ligação muito forte).
  • Conclusão técnica: a ligação é covalente (compartilhamento de elétrons) e, por ocorrer entre átomos idênticos, é apolar (não há dipolo permanente).

Passo 3

Entendendo as forças intermoleculares que atuam em nitrogênio líquido.
Conceitos importantes:
  • Moléculas polares (com dipolo permanente) interagem por forças dipolo–dipolo e, quando há \mathrm{H} ligado a \mathrm{O}, \mathrm{N} ou \mathrm{F}, podem formar pontes de hidrogênio.
  • Moléculas apolares não têm dipolo permanente; o que une essas moléculas são forças de dispersão de London (também chamadas de forças de van der Waals). Essas forças surgem de dipolos instantâneos e induzidos devido à movimentação dos elétrons.
Aplicando a \mathrm{N}_2:
  • Como cada molécula de \mathrm{N}_2 é apolar (átomos idênticos, \Delta\chi=0), não há dipolo permanente, logo não formam pontes de hidrogênio nem interações dipolo–dipolo permanentes.
  • As moléculas de \mathrm{N}_2 se atraem principalmente por forças de dispersão de London (forças de van der Waals). Essas forças são suficientes, a baixas temperaturas, para condensar o gás em líquido (nitrogênio líquido).

Passo 4

Eliminando as alternativas incorretas de forma direta:
  • (b) fala em ligação covalente polar e pontes de hidrogênio: incorreto porque \mathrm{N}_2 é apolar e não forma pontes de H.
  • (c) ligações iônicas: errado, iônicas requerem transferência de elétrons entre íon e contra-íon (não é o caso entre dois nitrogênios).
  • (d) metálica e pontes de hidrogênio: \mathrm{N}_2 não é um metal e não forma pontes de hidrogênio.
  • (e) covalente polar e ação dipolo–dipolo: \mathrm{N}_2 não é polar, portanto não há dipolo–dipolo permanente.

Passo 5

Resumo didático final e incentivo: a ligação dentro de \mathrm{N}_2 é uma ligação covalente (compartilhamento de elétrons) e, por ser entre átomos iguais, é apolar. No estado líquido, moléculas apolares como \mathrm{N}_2 se mantêm unidas por forças de dispersão de London, geralmente chamadas de forças de van der Waals. Você já entendeu o porquê das outras opções estarem erradas — ótimo trabalho! Continue assim que já falta pouco pra prova.

Resposta

a)

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