Questão 6. Determine quais interações moleculares estão presentes e categorize com relação a força entre as misturas:
c. \mathrm{CCl}_{4} e hexano

Passo 1

O que o enunciado pede: identificar quais interações moleculares estão presentes na mistura de \mathrm{CCl}_{4} 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 \mathrm{CCl}_{4}.
  • A outra substância é o hexano, fórmula \mathrm{C_{6}H_{14}}.
  • Não há íons, não há grupos com \mathrm{O-H}, \mathrm{N-H} 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:
  • \mathrm{CCl}_{4}: cada ligação \mathrm{C-Cl} 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: \mathrm{CCl}_{4} é apolar.
  • Hexano \mathrm{C_{6}H_{14}}: cadeia de carbono e hidrogênio, ligações \mathrm{C-H} 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 \mathrm{X-H} com X=\mathrm{O, N, F}. 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 \mathrm{CCl}_{4} 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 \mathrm{CCl}_{4}: 12,01 + 4\times35,45 \approx 153{,}8\\ \mathrm{g\\ mol^{-1}}.
  • Massa molar aproximada do hexano \mathrm{C_{6}H_{14}}: 6\times12{,}01 + 14\times1{,}008 \approx 86{,}2\\ \mathrm{g\\ mol^{-1}}.
Observações a partir disso:
  • \mathrm{CCl}_{4} tem muito mais elétrons e massa do que uma molécula de hexano; isso significa que, em princípio, \mathrm{CCl}_{4} é mais polarizável que o hexano, favorecendo forças de dispersão maiores entre \mathrm{CCl}_{4} 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, \mathrm{CCl}_{4} leva vantagem por ter muito mais elétrons.
Regra prática (mistura): a interação mista \mathrm{CCl}_{4}–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 \mathrm{CCl}_{4} e \mathrm{CCl}_{4}: forças de dispersão (London).
  • Entre hexano e hexano: forças de dispersão (London).
  • Entre \mathrm{CCl}_{4} e hexano: forças de dispersão (London).
Força relativa (da mais forte para a mais fraca), com justificativa curta:
  • \mathrm{CCl}_{4} \mathrm{CCl}_{4} (mais forte): maior polarizabilidade por molécula devido ao maior número de elétrons e maior massa molar.
  • \mathrm{CCl}_{4}–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 \mathrm{CCl}_{4} 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):
\mathrm{CCl}_{4}\!-\!\mathrm{CCl}_{4} > \mathrm{CCl}_{4}\!-\!\text{hexano} > \text{hexano}\!-\!\text{hexano}

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