Ordene as moléculas a seguir em ordem decrescente de temperatura de fusão.
a. \mathrm{CH}_{4}
b. \mathrm{CF}_{4}
c. \mathrm{CCl}_{4}
d. \mathrm{CBr}_{4}
e. \mathrm{CI}_{4}

Passo 1

O enunciado pede para ordenar as moléculas \mathrm{CH}_4, \mathrm{CF}_4, \mathrm{CCl}_4, \mathrm{CBr}_4 e \mathrm{CI}_4 em ordem decrescente de temperatura de fusão. O conteúdo principal é o estudo das forças intermoleculares em compostos apolares, que aqui são exclusivamente forças de dispersão de London.

Passo 2

Como todas as moléculas são tetraédricas e apolares, não há dipolo permanente e nem ligações de hidrogênio: a única força intermolecular relevante é a dispersão de London. Essa força cresce com a polarizabilidade do elétron, que por sua vez aumenta com a massa molar da molécula. Logo, quanto maior a massa molar, maior tende a ser a temperatura de fusão.

Passo 3

Vamos estimar as massas molares usando massas atômicas aproximadas (C =12,01; H =1,01; F =19,00; Cl =35,45; Br =79,90; I =126,90 g/mol):
Para \mathrm{CH}_4 temos
M = 12{,}01 + 4\times1{,}01 = 16{,}05\\ \text{g/mol}.
Para \mathrm{CF}_4 temos
M = 12{,}01 + 4\times19{,}00 = 88{,}01\\ \text{g/mol}.
Para \mathrm{CCl}_4 temos
M = 12{,}01 + 4\times35{,}45 = 153{,}81\\ \text{g/mol}.
Para \mathrm{CBr}_4 temos
M = 12{,}01 + 4\times79{,}90 = 331{,}61\\ \text{g/mol}.
Para \mathrm{CI}_4 temos
M = 12{,}01 + 4\times126{,}90 = 519{,}61\\ \text{g/mol}.

Passo 4

Como a temperatura de fusão cresce com a massa molar (e, portanto, com a força de dispersão), a ordem decrescente de ponto de fusão segue exatamente a ordem decrescente das massas molares.

Resposta

\mathrm{CI}_4 > \mathrm{CBr}_4 > \mathrm{CCl}_4 > \mathrm{CF}_4 > \mathrm{CH}_4

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