As propriedades físicas de líquidos e sólidos moleculares estão relacionadas às forças intermoleculares. Descreva as forças intermoleculares que devem ser rompidas para se converter cada um dos itens seguintes de um líquido para um gás:
\mathrm{CH}_{3} \mathrm{OH}

Passo 1

O enunciado pede: "Descreva as forças intermoleculares que devem ser rompidas para se converter cada um dos itens seguintes de um líquido para um gás: \mathrm{CH_3OH}".
Informações dadas: a única espécie a analisar é a molécula \mathrm{CH_3OH} (metanol). A tarefa é identificar quais interações entre moléculas no estado líquido precisam ser vencidas para que a substância passe ao estado gasoso.

Passo 2

Entendendo a molécula: vamos ver a estrutura e por que ela gera certos tipos de atrações. A molécula de metanol tem um grupo metila ligado a um grupo hidroxila; em notação estrutural simplificada:
\mathrm{CH_3{-}O{-}H}.
  • O átomo de oxigênio é mais eletronegativo que o carbono e o hidrogênio, então as ligações \mathrm{C{-}O} e especialmente \mathrm{O{-}H} são polares.
  • O oxigênio possui pares isolados (lone pairs) que podem interagir com hidrogênios de outras moléculas.
    Conclusão rápida: \mathrm{CH_3OH} é uma molécula polar e pode tanto ter dipolo-dipolo como formar ligações de hidrogênio.

Passo 3

Breve “aula” sobre os tipos de forças intermoleculares relevantes (explicação passo a passo, sem supor conhecimento prévio):
  • Forças de London (forças de dispersão): aparecem em todas as moléculas, mesmo nas apolares. São geradas por flutuações temporárias na distribuição eletrônica que induzem dipolos instantâneos e atraem moléculas vizinhas. São fracas para moléculas pequenas, mas sempre presentes. Analogia: pequenas puxadinhas momentâneas entre nuvens de elétrons.
  • Interações dipolo–dipolo permanentes: ocorrem quando moléculas polares (com pólos positivos e negativos permanentes) se alinham de forma que pólos opostos se atraem. Mais fortes que forças de London típicas em moléculas pequenas e polares.
  • Ligações de hidrogênio: são um caso especialmente forte de dipolo–dipolo que ocorre quando um hidrogênio ligado a átomos muito eletronegativos ( \mathrm{O}, \mathrm{N}, \mathrm{F}) interage com um par livre (lone pair) desses átomos em outra molécula. São significativamente mais fortes que dipolo–dipolo comuns, mas muito menores que ligações covalentes. Analogia: são “ganchos” entre moléculas — fáceis de desfazer com calor, mas importantes para manter o líquido coeso.

Passo 4

Aplicando ao metanol ( \mathrm{CH_3OH}):
  • Presença de forças de London: sim — entre as cadeias \mathrm{CH_3} e entre elétrons das moléculas (sempre presentes).
  • Presença de interações dipolo–dipolo: sim — a ligação \mathrm{C{-}O} e \mathrm{O{-}H} tornam a molécula polar, então há atrações entre pólos opostos de moléculas diferentes.
  • Presença de ligações de hidrogênio: sim — o hidrogênio ligado ao oxigênio ( \mathrm{O{-}H}) pode formar uma ligação de hidrogênio com um par livre do oxigênio de outra molécula. Pode ser representado informalmente como \mathrm{H{-}O\cdots O{-}H} (onde os pontos indicam a ligação de hidrogênio). Essas ligações são a principal razão do metanol ter ponto de ebulição relativamente alto para sua massa molar.
Na vaporização (passagem líquido → gás) ocorre que as moléculas se separam e deixam de interagir entre si; portanto, a energia fornecida (calor de vaporização) é usada para vencer essas interações intermoleculares. Para \mathrm{CH_3OH} o estágio mais energético a ser superado são as ligações de hidrogênio; após quebrar muitos desses “ganchos” as moléculas podem afastar-se e o gás formado terá moléculas essencialmente isoladas, em que restam apenas forças de London muito fracas entre colisões.

Passo 5

Esclarecimento importante (muito útil para prova): ao converter líquido em gás normalmente NÃO se quebram ligações covalentes internas à molécula (por exemplo a ligação \mathrm{O{-}H} ou \mathrm{C{-}O} dentro de uma única molécula permanece intacta). O que se rompe são as interações intermoleculares (entre moléculas). Só se houver decomposição ou reações químicas é que as ligações covalentes seriam rompidas — isso não é o caso no simples processo de vaporização.

Passo 6

Resumo prático que você pode escrever rápido numa prova (frase curta e direta, mas correta): para \mathrm{CH_3OH} deve-se vencer, por ordem de importância, as ligações de hidrogênio (principal), as interações dipolo–dipolo (consequência da polaridade \mathrm{C{-}O} e \mathrm{O{-}H}) e, de forma sempre presente, as forças de London (dispersão).

Resposta

\mathrm{CH_3OH}: quebrar principalmente as ligações de hidrogênio \mathrm{O{-}H\cdots O}; também vencer as interações dipolo–dipolo resultantes da polaridade \mathrm{C{-}O}/ \mathrm{O{-}H} e, ainda, as forças de London (dispersão).

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