Uma recente descoberta científica verificou que as lagartixas podem caminhar em um teto devido a forças químicas do tipo Van der Waals que ocorrem entre as estruturas minúsculas presentes em suas patas e a superfície dos locais onde passam. Esse tipo de ligação intermolecular é também o que predomina entre as moléculas de :
a) metanol
b) água
c) ácido metanóico
d) heptano

Passo 1

O enunciado pergunta: qual, entre as moléculas listadas, tem como força intermolecular predominante interações do tipo Van der Waals? As opções dadas são:
  • a) \mathrm{CH_3OH} (metanol)
  • b) \mathrm{H_2O} (água)
  • c) \mathrm{HCOOH} (ácido metanóico / ácido fórmico)
  • d) \mathrm{C_7H_{16}} (heptano)
Informações fornecidas pelo enunciado: a relação entre lagartixas e superfícies é atribuída a forças do tipo Van der Waals; é pedido identificar qual das substâncias acima apresenta predominantemente esse tipo de interação entre suas moléculas.

Passo 2

O que são “forças de Van der Waals”? Vamos explicar de forma simples e sem jargão pesado.
Existem vários tipos de forças intermoleculares. As três mais citadas são:
  • Forças de London (ou forças de dispersão de London): surgem por flutuações temporárias na distribuição de elétrons que criam dipolos instantâneos; estão sempre presentes e são especialmente importantes em moléculas não polares.
  • Forças dipolo–dipolo: ocorrem entre moléculas permanentemente polares (com um polo positivo e outro negativo).
  • Ligações por hidrogênio: um caso forte de interação dipolar que acontece quando há um átomo de hidrogênio ligado a \mathrm{O}, \mathrm{N} ou \mathrm{F}; é muito mais forte que dipolo–dipolo normal.
No uso prático, quando o enunciado fala “forças do tipo Van der Waals” referindo-se à capacidade de aderir a uma superfície (ex.: patas de lagartixa), normalmente está se referindo às forças de dispersão de London — as interações fracas e cumulativas entre superfícies devido a flutuações eletrônicas.

Passo 3

Como decidir qual força predomina numa substância? Regras práticas:
  • Se a molécula tem um grupo \mathrm{O\!-\!H}, \mathrm{N\!-\!H} ou \mathrm{F\!-\!H}, ela pode formar ligações de hidrogênio fortes; então a ligação por hidrogênio tende a ser a interação predominante.
  • Se a molécula é polar (tem momento dipolar) mas não H ligado a \mathrm{O,N,F}, então dipolo–dipolo e dispersão concorrem; muitas vezes o dipolo–dipolo é relevante.
  • Se a molécula é apolar (não polar), então as forças de dispersão de London (Van der Waals) são as únicas significativas e, portanto, predominantes.
    Também vale notar que todas as moléculas têm forças de dispersão; a questão é qual interação é a mais importante na prática.

Passo 4

Análise das opções, uma a uma, mostrando o porquê:
  • a) \mathrm{CH_3OH} (metanol). Tem o grupo \mathrm{O\!-\!H}, portanto pode doar e aceitar ligações de hidrogênio. Logo, entre moléculas de metanol, as ligações por hidrogênio são fortes e predominantes sobre as simples forças de dispersão.
  • b) \mathrm{H_2O} (água). Cada molécula tem dois \mathrm{O\!-\!H}; água forma extensa rede de ligações de hidrogênio muito fortes. A interação predominante entre moléculas de água é ligação por hidrogênio, não apenas Van der Waals (dispersão).
  • c) \mathrm{HCOOH} (ácido metanóico). Também tem \mathrm{O\!-\!H} e um grupo carbonila (\mathrm{C=O}); forma dímeros por ligação de hidrogênio e ligações por hidrogênio são importantes e predominantes nas interações intermoleculares.
  • d) \mathrm{C_7H_{16}} (heptano). É um hidrocarboneto saturado, apolar. Não tem \mathrm{O}, \mathrm{N} nem \mathrm{F} ligados a \mathrm{H}. Assim, não há possibilidade de ligação por hidrogênio e não existe um dipolo permanente significativo. Portanto, a interação intermolecular predominante entre moléculas de heptano é a força de dispersão de London — isto é, forças de Van der Waals.

Passo 5

Resumo conceitual aplicado: metanol, água e ácido metanóico têm grupos que permitem ligações de hidrogênio; isso domina suas interações intermoleculares. Heptano é apolar; aí as forças de Van der Waals (dispersão de London) são as únicas e, portanto, predominantes. Como o enunciado relaciona o fenômeno das lagartixas a forças Van der Waals, a substância que exemplifica moléculas cuja interação predominante é desse tipo é o heptano.
Conclusão final — escolhemos a opção cuja força intermolecular predominante é Van der Waals (dispersão): heptano.

Resposta

d) heptano

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