A partir de forças intermoleculares, explique a diferença nos pontos de ebulição para o metano (
),
e para o metanol,
.
Passo 1
O enunciado pede para entender, por meio das forças intermoleculares, por que o metano
ferve a
enquanto o metanol
ferve a
. O conteúdo é forças intermoleculares: forças de London (dispersion), dipolo–dipolo e ligações de hidrogênio.
Passo 2
O metano é uma molécula tetraédrica e apolar:
• Não há diferença significativa de eletronegatividade entre C e H.
• Logo, não existe momento dipolar permanente.
• A única interação possível entre moléculas de são as forças de London, que são muito fracas (dependem de flutuações momentâneas de carga).
Por causa dessas forças de London fracas, pouca energia térmica é necessária para separar as moléculas de metano no estado gasoso, resultando num ponto de ebulição muito baixo de .
• Não há diferença significativa de eletronegatividade entre C e H.
• Logo, não existe momento dipolar permanente.
• A única interação possível entre moléculas de
Por causa dessas forças de London fracas, pouca energia térmica é necessária para separar as moléculas de metano no estado gasoso, resultando num ponto de ebulição muito baixo de
Passo 3
O metanol, por outro lado, é uma molécula polar com grupo
:
• Há um dipolo permanente O–H (oxigênio é bastante eletronegativo).
• Isso permite interações de dipolo–dipolo fortes.
• Além disso, forma ligações de hidrogênio entre o hidrogênio do –OH de uma molécula e o par livre de oxigênio de outra. Essas ligações são notavelmente mais fortes que as forças de London.
• Há um dipolo permanente O–H (oxigênio é bastante eletronegativo).
• Isso permite interações de dipolo–dipolo fortes.
• Além disso, forma ligações de hidrogênio entre o hidrogênio do –OH de uma molécula e o par livre de oxigênio de outra. Essas ligações são notavelmente mais fortes que as forças de London.
Passo 4
Como as ligações de hidrogênio exigem muito mais energia para serem rompidas do que as forças de London do metano, o metanol precisa de uma temperatura bem mais alta para passar ao estado gasoso, daí seu ponto de ebulição de
.
Resposta
A grande diferença nos pontos de ebulição se deve ao fato de que o metano só apresenta forças de London (muito fracas), enquanto o metanol forma ligações de hidrogênio fortes, exigindo muito mais energia para ebulição.