2-Preveja qual das substâncias,
,
(i) possui a menor constante " a " de van der Waals
(ii) (ii) possui a maior constante " b ".
(i) possui a menor constante " a " de van der Waals
(ii) (ii) possui a maior constante " b ".
Passo 1
O enunciado pede que eu preveja, entre as substâncias
, qual (i) possui a menor constante
de van der Waals e (ii) possui a maior constante
de van der Waals.
Informações que tenho do enunciado: a lista das cinco substâncias acima; nada mais numérico foi dado. A resolução precisa comparar propriedades intermoleculares e tamanhos moleculares para escolher as respostas.
Informações que tenho do enunciado: a lista das cinco substâncias acima; nada mais numérico foi dado. A resolução precisa comparar propriedades intermoleculares e tamanhos moleculares para escolher as respostas.
Passo 2
O que são as constantes
e
(explicação didática):
A equação de van der Waals para um mol de gás é
A equação de van der Waals para um mol de gás é
onde:
-
é a pressão, -
é o volume molar, -
é a temperatura, -
é a constante dos gases, -
corrige as forças de atração intermolecular (unidades típicas: ou semelhantes), -
corrige o volume ocupado pelas moléculas (volume excluído por mol, unidades típicas: ).
Interpretação física simples: maior
significa forças de atração intermoleculares mais fortes; maior
significa moléculas maiores (ocupam mais volume).
Passo 3
Como prever qualitativamente
: fatores que aumentam
- polaridade (dipolo-dipolo) aumenta a atração; moléculas polares tendem a maior
que moléculas apolares de tamanho similar; - ligação por hidrogênio (quando presente) aumenta muito
; - polarizabilidade (forças de London) cresce com o número de elétrons e com o tamanho da nuvem eletrônica — moléculas grandes e ricas em elétrons têm grandes
mesmo que apolares.
Logo, para compararentre as dadas, olho para: presença de dipolo/ligação por H e polarizabilidade (tamanho/átomos pesados).
Passo 4
Análise qualitativa de cada substância quanto a
:
-
: pequena massa molar ( ), é polar e pode formar ligações de hidrogênio (hálio de hidrogênio ligado ao N). Isso dá atrações relativamente fortes para o seu tamanho → moderado/alto para sua massa. -
: apolar, molécula muito pequena ( ), pouca polarizabilidade. Forças intermoleculares fracas → muito pequeno. -
(diclorometano): polar (dipolo significativo) e contém dois átomos de Cl (aumentam polarizabilidade) — atrações razoavelmente fortes → relativamente alto. -
: apolar mas com átomos pesados (Cl), boa polarizabilidade comparada a → maior que o de , porém sem dipolo permanente. -
: apolar globalmente (tetraédrica) mas muito grande e altamente polarizável (muitos elétrons, átomos Cl) → fortes forças de London → grande, provavelmente o maior entre os listados.
Conclusão parcial para
: a molécula com forças intermoleculares mais fracas é
, então ela é a candidata natural a ter o menor
.
Passo 5
Comparação crítica entre candidatos ao menor
:
versus
.
-
é muito menor e tem menos elétrons que ; portanto sua polarizabilidade é bem menor. -
apesar de apolar tem dispersões de London bem maiores que .
Portanto,tem a menor constante .
Passo 6
Como prever qualitativamente
: fatores que aumentam
-
está ligado ao volume físico ocupado pela molécula (volume excluído). Moléculas maiores / mais volumosas têm maior.
Um indicador prático é a massa molecular e a presença de átomos grandes (Cl é maior que H, C, N). Vou listar massas molares aproximadas (para dar ideia de tamanho relativo):
:
:
:
:
:
Massa não é tudo, mas aqui indica fortemente a ordem de tamanhos moleculares.
Passo 7
Análise qualitativa de cada substância quanto a
:
-
e são pequenas → pequenos. -
e são maiores, terão intermediários. -
é a maior (maior massa e muitas interações de van der Waals por ser volumosa) → mais alto.
Portanto,é o candidato claro para o maior .
Passo 8
Resumo intuítivo final (motivação curta): menor
vem de forças intermoleculares fracas — isso é claro em
(molecula pequena, apolar, pouco polarizável). Maior
vem do maior volume molecular —
é a maior e mais volumosa das listadas.