Sugira dando razões, qual substância, em cada par, provavelmente tem o ponto de fusão mais alto:
(a)
ou NaCl ;
(a)
Passo 1
O enunciado pede que eu sugira, com razões, qual das duas substâncias do par tem provavelmente o ponto de fusão mais alto. O par é:
ou
. As informações dadas são apenas os nomes/fórmulas das substâncias.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que determina o ponto de fusão de uma substância. O ponto de fusão é a temperatura em que as forças que mantêm as partículas (moléculas, átomos ou íons) na estrutura sólida são vencidas e a substância passa a líquido. Quanto mais fortes forem essas forças, maior costuma ser o ponto de fusão. Tipos comuns de forças (do mais fraco ao mais forte, de modo geral): forças de London (dispersion), dipolo–dipolo, ligações de hidrogénio, e forças iônicas/ligação covalente em redes. Portanto, para comparar duas substâncias, o caminho rápido na prova é identificar que tipo de união mantém o sólido e comparar a força esperada dessas interações.
Passo 3
Vamos analisar
(metano). Pontos importantes:
-
é uma molécula covalente e é apolar (a distribuição de cargas é simétrica). - Molécula pequena, massa molecular baixa.
- As únicas forças intermoleculares significativas entre moléculas de
são forças de dispersão de London (forças induzidas de curto alcance). - Forças de London em moléculas tão pequenas são muito fracas, logo espera‑se ponto de fusão muito baixo. De fato, o ponto de fusão do metano é cerca de
, o que confirma que é facilmente líquido/gás a temperaturas moderadas.
Passo 4
Agora
(cloreto de sódio). Pontos importantes:
-
é um sólido iônico composto por íons e em uma rede cristalina. - As forças que mantêm o sólido são atração eletrostática (forças de Coulomb) entre cargas opostas, que são muito mais fortes do que forças de dispersão. Em forma qualitativa pode ser escrito:
onde
é a energia da interação,
e
são as cargas dos íons e
é a distância entre elas. Cargas inteiras (
,
) e distâncias iônicas pequenas geram energia de rede (lattice energy) grande.
- Uma grande energia de rede corresponde a muito calor necessário para separar os íons — isto implica ponto de fusão alto. O ponto de fusão do
é aproximadamente , bem alto comparado ao do metano.
Passo 5
Comparando os dois casos:
-
: forças intermoleculares fracas (dispersion), ponto de fusão muito baixo ( ). -
: fortes interações iônicas na rede cristalina (Coulomb), ponto de fusão alto ( ).
Logo, por razões de tipo de ligação e intensidade das interações,terá o ponto de fusão muito mais alto que .
Passo 6
Dica prática para prova (útil e simples): quando te pedirem comparar pontos de fusão, imediatamente pergunte a ti mesmo: “Isso é um sólido molecular pequeno e apolar? (espera baixo ponto de fusão) Ou é um sólido iônico / rede covalente? (espera ponto de fusão alto)”. Isso resolve muitos pares rapidamente sem decorar números.