Recentemente, uma pesquisa publicada na revista Nature (Ano: 2000, vol.405, pg. 681,) mostrou que a habilidade das lagartixas (víboras) em escalar superfícies lisas como uma parede, por exemplo, é resultado de interações intermoleculares. Admitindo que a parede é recoberta por um material apolar e encontra-se seca, assinale a alternativa que classifica corretamente o tipo de interação que prevalece entre as lagartixas e a parede, respectivamente:
a) íon - íon.
b) íon - dipolo permanente.
c) dipolo induzido - dipolo induzido.
d) dipolo permanente - dipolo induzido.

Passo 1

O enunciado diz que lagartixas (geckos) escalam uma parede recoberta por um material apolar e seca, e pede que se escolha qual tipo de interação intermolecular prevalece entre as lagartixas e a parede. As alternativas dadas são:
a) íon - íon.
b) íon - dipolo permanente.
c) dipolo induzido - dipolo induzido.
d) dipolo permanente - dipolo induzido.
Informações relevantes fornecidas:
  • A parede está recoberta por um material apolar (isto é, sem dipolo permanente macroscópico).
  • A superfície está seca (não há filme de água iônico aí).
  • O fenômeno estudado é a adesão entre a lagartixa e a parede, devido a interações intermoleculares.

Passo 2

O que significa cada tipo de interação (explicação didática e simples):
  • íon - íon: interação entre cargas elétricas fixas (cátions e ânions). É muito forte e exige que haja espécies carregadas em contato.
  • íon - dipolo permanente: interação entre um íon (carga) e uma molécula que já tem um dipolo permanente (ou seja, uma separação fixa de cargas). Requer íons ou superfícies carregadas.
  • dipolo permanente - dipolo induzido: aqui uma molécula com dipolo permanente polariza (induz) um dipolo em uma molécula vizinha apolar; a força depende da presença do dipolo permanente numa das partes.
  • dipolo induzido - dipolo induzido (forças de London, ou forças de dispersão): mesmo entre átomos ou moléculas apolares surgem flutuações eletrônicas instantâneas que criam dipolos momentâneos; esses dipolos instantâneos induzem dipolos em vizinhos, gerando uma atração. Essas forças existem sempre (mesmo em gases nobres) e são particularmente importantes para materiais apolares.

Passo 3

Aplicando as informações do enunciado:
  • A parede foi explicitamente descrita como apolar. Logo não há, em princípio, dipolos permanentes dominantes nem cargas livres (íons) na superfície.
  • A superfície está seca, então não há solução aquosa ou camada iônica que favoreça interações íon–íon ou íon–dipolo.
    Portanto as interações que exigem íons ou dipolos permanentes nas superfícies (alternativas a, b e d) são pouco prováveis no cenário dado.

Passo 4

Por que as forças de London (dipolo induzido – dipolo induzido) são a resposta correta:
  • Mesmo em materiais apolares, os elétrons não ficam perfeitamente imóveis: ocorrem flutuações de densidade eletrônica que geram dipolos instantâneos.
  • Um dipolo instantâneo em uma parte da superfície cria um campo elétrico que polariza (induz) um dipolo em uma porção vizinha; a interação resultante é atrativa. Esse mecanismo é chamado de força de dispersão de London.
  • Matematicamente, a intensidade da interação de London entre duas unidades distantes costuma cair rápido com a distância, aproximadamente como \propto 1/r^{6}, o que mostra que ela é muito sensível à proximidade física entre superfícies.
  • No caso das lagartixas, as estruturas finas (setas e spatulas) aumentam muito a área de contato local, levando a milhares/milhões de pontos de contato onde forças de dispersão somam-se e produzem adesão macroscópica suficientemente grande para suportar o peso do animal.

Passo 5

Resumo físico-intuitivo e memória para a prova:
  • Regra prática: superfícies apolares → forças de London (dipolo induzido – dipolo induzido).
  • Interações iônicas ou dipolo–dipolo permanente exigem cargas ou moléculas polarizadas permanentemente; como o enunciado fala explicitamente em material apolar e seco, essas opções não se aplicam.
  • Logo, o mecanismo microscópico mais plausível e apontado pela pesquisa é a soma de muitas forças de dispersão (dipolos instantâneos induzidos entre as superfícies).

Resposta

c) dipolo induzido - dipolo induzido.

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