Sobre as propriedades dos “sólidos moleculares” ou “sólidos covalentes”, responda:
Por que a molécula de água, que apresenta baixo peso molecular (
), é líquida à pressão e temperatura ambientes e o butano, que possui peso molecular mais alto (
), é um gás nas mesmas condições ambientais?
Por que a molécula de água, que apresenta baixo peso molecular (
Passo 1
O enunciado pergunta por que a água, apesar de ter massa molar baixa
,
, é líquida em condições ambiente, enquanto o butano, com massa molar maior
,
, é gasoso. O conteúdo aqui é sólido molecular (ou covalente), e vamos precisar comparar os tipos e intensidades das forças intermoleculares envolvidas em cada substância.
Passo 2
A água é uma molécula polar e forma ligações de hidrogênio entre suas moléculas. Essas ligações de hidrogênio são interações dipolo–dipolo fortes, de cerca de
a
,
, o que eleva significativamente seu ponto de ebulição e faz com que, à temperatura de
e
,
, ela permaneça no estado líquido.
Passo 3
O butano é uma molécula apolar, pois sua cadeia de carbono e hidrogênio não gera dipolo permanente. Suas únicas forças intermoleculares são as de London (forças de dispersão), que são fracas, tipicamente
,
. Isso resulta em ponto de ebulição muito baixo (cerca de
), de modo que, a
e
,
, ele existe como gás.
Passo 4
Comparando as duas substâncias, vemos que o estado físico depende mais da natureza e força das interações intermoleculares do que da massa molar em si. A água, com fortes ligações de hidrogênio, é líquida; o butano, com fracas forças de London, é gasoso.
Resposta
A água é líquida porque forma ligações de hidrogênio fortes entre as moléculas, elevando seu ponto de ebulição acima de
. O butano, apesar de ter massa molar maior, é apolar e só apresenta fracas forças de dispersão de London, de modo que seu ponto de ebulição fica bem abaixo de
e ele existe como gás nessas condições.