Questão 6. Determine quais interações moleculares estão presentes e categorize com relação a força entre as misturas:
c.
e hexano
c.
Passo 1
O que o enunciado pede: identificar quais interações moleculares estão presentes na mistura de
com hexano e categorizar essas interações quanto à força (ou seja, dizer quais pares de moléculas interagem e quais interações são mais fortes ou mais fracas).
Informações dadas (explícitas ou óbvias):
- Uma substância é o tetracloreto de carbono, fórmula
. - A outra substância é o hexano, fórmula
. - Não há íons, não há grupos com
, ou ligações muito polares explicitamente mencionadas.
Passo 2
Determinar a polaridade de cada molécula (isso é crucial para saber que tipos de interação podem ocorrer).
Explicação curta sobre polaridade: uma molécula é polar se há um momento dipolar permanente resultante de diferenças de eletronegatividade e da geometria da molécula. Se os vetores de dipolo internos se cancelam por simetria, a molécula pode ser apolar mesmo que contenha ligações polares.
Aplicando isso:
-
: cada ligação é moderadamente polar (Cl mais eletronegativo que C), porém a molécula tem geometria tetraédrica simétrica. Portanto, os momentos de ligação se cancelam e a molécula é globalmente apolar: é apolar. - Hexano
: cadeia de carbono e hidrogênio, ligações praticamente apolares. A molécula é apolar.
Conclusão deste passo: ambas as moléculas são essencialmente apolares.
Passo 3
Listar os tipos possíveis de interações intermoleculares entre moléculas neutras e apolares e eliminar as que não se aplicam.
Tipos gerais de interação entre moléculas neutras:
- Ligações de hidrogênio: exigem
com . Não aplicável aqui. - Dipolo-dipolo (permanente): exige moléculas polares com dipolo permanente. Não aplicável porque ambas são apolares.
- Dipolo induzido-dipolo (força de Debye): ocorre quando uma molécula polar induz um dipolo em outra apolar. Não aplicável porque não há moléculas polares na mistura.
- Forças de dispersão de London (dipolo instantâneo – dipolo induzido): presentes em todas as moléculas, dominantes para apolares.
- Interação íon-dipolo / iônica: não aplicável (não há íons).
Logo, a única interação relevante entre quaisquer pares aqui são as forças de dispersão de London.
Passo 4
Explicar o que são forças de dispersão de London e por que são as únicas relevantes aqui — e quais fatores determinam a força dessas forças.
O que são (de forma didática e sem jargão complicado): mesmo em moléculas apolares, os elétrons estão em movimento; a distribuição eletrônica pode, momentaneamente, ficar desigual, gerando um dipolo instantâneo. Esse dipolo instantâneo em uma molécula induz um dipolo na vizinha; a atração entre esses dipolos temporários é a força de dispersão de London. São sempre atrações de curto alcance e presentes em todas as moléculas, mas dominantes quando não existem dipolos permanentes nem ligações de hidrogênio.
Fatores que aumentam a força das dispersões:
- Maior número de elétrons (maior nuvem eletrônica) → maior polarizabilidade → mais fáceis de formar dipolos instantâneos.
- Maior massa molar costuma correlacionar com maior polarizabilidade.
- Maior área de contato (moléculas alongadas podem ter mais superfície de contato que moléculas compactas), o que também aumenta a interação.
- Forma/compactação também conta: moléculas que se encaixam e têm grande superfície de contato interagem mais fortemente por dispersão.
Exemplos simples: entre gases nobres, as forças aumentam da esquerda para a direita na tabela periódica (He fraco, Ar mais forte, Xe muito mais forte) justamente porque há mais elétrons/polarizabilidade.
Passo 5
Comparar
e hexano quanto à polarizabilidade e superfície de contato para estimar qual par interage mais fortemente.
Dados numéricos rápidos (para justificar qualitativamente):
- Massa molar aproximada de
: . - Massa molar aproximada do hexano
: .
Observações a partir disso:
-
tem muito mais elétrons e massa do que uma molécula de hexano; isso significa que, em princípio, é mais polarizável que o hexano, favorecendo forças de dispersão maiores entre do que entre hexano-hexano. - Hexano, sendo uma cadeia apolar e relativamente alongada, tem boa área de contato entre moléculas, o que também fortalece dispersões em comparação com moléculas muito compactas. Mas, em termos de pura polarizabilidade eletrônica,
leva vantagem por ter muito mais elétrons.
Regra prática (mistura): a interação mista
–hexano terá magnitude intermediária entre as interações puras, aproximadamente conforme uma média geométrica (regra de mistura de Lennard-Jones/Lorentz-Berthelot para coeficientes de dispersão): a energia de interação cruzada costuma ficar entre as energias de interação de cada componente puro.
Passo 6
Ordenar e categorizar as interações pedidas (indicando tipo e força relativa) e dar interpretação prática (miscibilidade, por exemplo).
Interações presentes:
- Entre
e : forças de dispersão (London). - Entre hexano e hexano: forças de dispersão (London).
- Entre
e hexano: forças de dispersão (London).
Força relativa (da mais forte para a mais fraca), com justificativa curta:
-
– (mais forte): maior polarizabilidade por molécula devido ao maior número de elétrons e maior massa molar. -
–hexano (intermediária): interação mista, aproximadamente entre as duas puras. - hexano–hexano (mais fraca): menos elétrons por molécula, portanto menor polarizabilidade média (apesar da boa área de contato).
Obs.: a diferença entre as três não é enorme — todas são interações de dispersão — por isso
e hexano são altamente miscíveis (como esperado pelo princípio “semelhante dissolve semelhante”): ambos apolares, interações cruzadas suficientemente favoráveis.
Resposta
Forças presentes: apenas forças de dispersão de London (dipolo instantâneo — dipolo induzido) entre todos os pares.
Ordem de força (da mais forte para a mais fraca):