Questão 5. Um químico dissolveu três substâncias puras (A, B e C) em um mesmo solvente, formando uma mistura homogênea. Após separá-las e purificá-las, ele organizou os dados a seguir:
Composto
Ponto de fusão (
)
Ponto de ebulição (
)
Solubilidade em água
Condutividade (em solução aquosa)
A
801
1413
Alta
Alta
B
-95
56
Baixa
Nula
C
110
220
Alta
Baixa
Após isso, todas as substâncias foram submetidas a dois processos: Recristalização e solidificação (após fusão). A substância C apresentou diferentes aspectos visuais após cada um destes dois processos, além de diferentes propriedades físico-químicas:
Indique o tipo de ligação química existente na substância B. Justifique sua resposta com base nos dados fornecidos.
| Composto | Ponto de fusão (
|
Ponto de ebulição (
|
Solubilidade em água | Condutividade (em solução aquosa) | |
| A | 801 | 1413 | Alta | Alta | |
| B | -95 | 56 | Baixa | Nula | |
| C | 110 | 220 | Alta | Baixa |
Indique o tipo de ligação química existente na substância B. Justifique sua resposta com base nos dados fornecidos.
Passo 1
O que o enunciado pede: indicar o tipo de ligação química existente na substância
e justificar essa indicação com base nos dados fornecidos. \n
Dados relevantes do enunciado (peguei-os da tabela dada):
Dados relevantes do enunciado (peguei-os da tabela dada):
solubilidade em água: Baixa, condutividade (em solução aquosa): Nula.
Passo 2
Vamos alinhar, de forma bem didática, que tipos gerais de ligação/arranjo existem e quais propriedades macroscópicas eles costumam produzir (isso é o que normalmente pedem numa prova):
- Compostos iônicos (sais): são formados por íons positivos e negativos ligados por atração eletrostática forte. Características típicas:
- pontos de fusão e ebulição altos (centenas de °C ou mais);
- solubilidade em água muitas vezes alta (água solvata os íons);
- conduzem eletricidade em solução aquosa (porque se dissociam em íons) e quando fundidos. - Substâncias covalentes macromoleculares (rede covalente, ex.: diamante, sílica):
- pontos de fusão e ebulição muito altos;
- geralmente insolúveis;
- não conduzem eletricidade (na maioria dos casos). - Metais:
- conduzem eletricidade no estado sólido;
- pontos de fusão variáveis (geralmente moderados a altos). - Moléculas covalentes discretas (moléculas neutras): aqui entram muitos orgânicos e gases liquefeitos. Dentro desse grupo:
- se as moléculas forem apolares (ex.: hidrocarbonetos), as forças intermoleculares dominantes são as forças de dispersão de London — isso dá pontos de fusão/ebulição baixos ou moderados, baixa solubilidade em água; não conduzem eletricidade em solução;
- se as moléculas forem polares e/ou capazes de formar ligações de hidrogênio, podem ter solubilidade em água maior e pontos de ebulição mais altos (mas ainda muito menores que os sais típicos).
Passo 3
Explicando a relação entre ponto de fusão/ebulição e tipo de ligação, de forma prática:
- Pontos muito altos indicam fortes interações entre unidades estruturais (íons fortemente atraídos ou redes covalentes): para separar as unidades é preciso muita energia térmica.
- Pontos baixos (como mp negativo e ebulição baixa) indicam que as unidades (moléculas) são mantidas juntas por forças relativamente fracas — típicas das moléculas neutras com forças de van der Waals (London) ou, se houver dipolos e ligações H, por dipolo-dipolo/ponte de H (que costumam elevar os pontos, mas não tanto quanto ligações iônicas ou redes covalentes).
Passo 4
Interpretação do dado “condutividade nula em solução aquosa”:
- Se ao dissolver a substância em água a solução não conduz corrente (condutividade nula), isso indica que a substância NÃO se dissocia em íons na água.
- Logo, isso afasta a hipótese de composto iônico (porque sais em água geram íons e conduzem).
- Também afasta metais (que conduzem no estado sólido) e materiais que ionizam em água.
Passo 5
Interpretação do dado “baixa solubilidade em água”:
- Água é um solvente polar; o princípio “semelhante dissolve semelhante” diz que solutos polares se dissolvem melhor em solventes polares.
- Baixa solubilidade em água sugere que
é pouco polar ou apolar (por exemplo, hidrocarboneto ou molécula orgânica neutra apolar). - Moleculas apolares geralmente não se ionizam em água e não conferem condutividade.
Passo 6
Aplicando os três conjuntos de evidência (pontos de fusão/ebulição baixos, baixa solubilidade em água e condutividade nula) chegamos, passo a passo, às conclusões intermediárias:
- Os pontos
(mp) e (bp) mostram que as unidades estruturais se separam com relativamente pouca energia → forças intermoleculares fracas. - A condutividade nula em solução mostra ausência de íons livres → não é composto iônico.
- A baixa solubilidade em água indica apolaridade ou forte caráter não-polar da substância → as forças de dispersão de London são provavelmente dominantes.
Passo 7
Resumo da lógica que você pode escrever numa prova (curto e certeiro):
- mp e bp baixos → não são interações iônicas/metal ou rede covalente;
- solução aquosa não condutora → não há dissociação em íons → não iônico;
- baixa solubilidade em água → substância apolar → forças intermoleculares de London dominantes.
Portanto a hipótese consistente é queé formado por moléculas neutras com ligações covalentes internas (ou seja, ligações covalentes entre os átomos da mesma molécula) e as moléculas entre si interagem por forças de van der Waals (principalmente dispersão de London).
Resposta
Ligação covalente (moléculas neutras) majoritariamente apolar — ou seja, substância covalente molecular cuja coesão entre moléculas é dada principalmente por forças de dispersão de London; justificativa:
e
indicam forças intermoleculares fracas, baixa solubilidade em água indica apolaridade e condutividade nula em solução mostra ausência de íons (não é iônico).