A presença de átomos de maior massa ajuda a aumentar temperatura de ebulição de moléculas, explique o porquê.
Passo 1
O enunciado pergunta por que a presença de átomos de maior massa em uma molécula tende a elevar sua temperatura de ebulição. O conteúdo envolvido é de forças intermoleculares, em especial as forças de London (dipolo induzido–dipolo induzido). Para resolver, vamos entender o que é temperatura de ebulição e como a massa atômica afeta a polarizabilidade e, consequentemente, as forças de atração entre moléculas.
Passo 2
Temperatura de ebulição é a temperatura na qual a pressão de vapor da substância iguala a pressão externa, ou seja, é a energia térmica necessária para vencer as atrações intermoleculares e passar ao estado gasoso. Quanto mais fortes essas atrações, maior a energia (e portanto a temperatura) exigida para quebrá-las.
Passo 3
Entre as forças intermoleculares, as de London surgem de flutuações momentâneas na distribuição eletrônica, criando dipolos instantâneos que induzem dipolos em moléculas vizinhas. A energia dessa interação é, em média, proporcional a
onde
depende do produto das polarizabilidades das moléculas.
Passo 4
Polarizabilidade, denotada aqui por
, mede a facilidade com que a nuvem eletrônica de uma molécula se deforma. Átomos de maior massa normalmente têm mais elétrons e níveis eletrônicos mais afastados do núcleo, o que aumenta
. Como
, moléculas com átomos pesados apresentam forças de London muito mais intensas.
Passo 5
Forças de London mais fortes significam que é preciso fornecer mais energia térmica para separar as moléculas e gerar vapor. Logo, quanto maior a massa (e maior a polarizabilidade), maior a temperatura de ebulição da substância.
Resposta
A presença de átomos de maior massa aumenta a polarizabilidade eletrônica
, reforçando as forças de London entre moléculas. Essas forças mais intensas exigem mais energia para serem vencidas, elevando a temperatura de ebulição.