Organize os seguintes compostos
, e
em ordem crescente de ponto de ebulição. Justifique apresentando os tipos de forças intermoleculares que cada um apresenta.
Passo 1
Beleza, o enunciado pede pra organizar os compostos GeH₄, SiCl₄, SiH₄, CH₄ e GeCl₄ em ordem crescente de ponto de ebulição, justificando pelos tipos de forças intermoleculares.
Conteúdo: forças intermoleculares (especialmente forças de London/dispersion), polaridade molecular e massa molecular.
O que precisamos:
Conteúdo: forças intermoleculares (especialmente forças de London/dispersion), polaridade molecular e massa molecular.
O que precisamos:
- Identificar o tipo de força intermolecular em cada molécula.
- Ver como a massa molecular (e, consequentemente, a polarizabilidade) afeta o ponto de ebulição.
Passo 2
Primeiro, vamos ver a geometria e polaridade desses compostos:
- CH₄, SiH₄ e GeH₄ são moléculas tetraédricas com átomos iguais ligando o carbono, silício ou germânio ao hidrogênio. Todas são apolares.
- SiCl₄ e GeCl₄ também são tetraédricas, com átomos de cloro, e também são apolares (porque as tensões de dipolo se cancelam).
Conclusão: todas as moléculas são apolares, então nenhuma faz ligação de hidrogênio nem dipolo–dipolo forte; só têm forças de London (dispersion forces).
Passo 3
Teoria rápida das forças de London (forças de dispersão):
- Em moléculas apolares, as interações vêm de flutuações momentâneas na distribuição de elétrons.
- Quanto maior a massa molecular e o “tamanho” da nuvem eletrônica, maior a polarizabilidade e mais fortes ficam essas forças.
- Força de London ∝ polarizabilidade ∝ massa molecular.
Passo 4
Vamos anotar as massas molares aproximadas de cada um:
- CH₄: 12 + 4×1 = 16 g/mol
- SiH₄: 28 + 4×1 = 32 g/mol
- GeH₄: 73 + 4×1 = 77 g/mol
- SiCl₄: 28 + 4×35,5 ≃ 170 g/mol
- GeCl₄: 73 + 4×35,5 ≃ 215 g/mol
Quanto maior a massa, maior a força de London e maior o ponto de ebulição.
Passo 5
Ordenando pela massa (e, logo, pela intensidade das forças de dispersão):
CH₄ (16) < SiH₄ (32) < GeH₄ (77) < SiCl₄ (170) < GeCl₄ (215)
CH₄ (16) < SiH₄ (32) < GeH₄ (77) < SiCl₄ (170) < GeCl₄ (215)
Passo 6
Só pra reforçar:
- CH₄ tem as menores forças de London, é o mais leve → menor ponto de ebulição.
- GeCl₄ é o mais pesado e mais polarizável → maior ponto de ebulição.
Resposta
CH₄ < SiH₄ < GeH₄ < SiCl₄ < GeCl₄