Sugira dando razões, qual substância, em cada par, provavelmente tem o ponto de fusão mais alto:
(a) \mathrm{CH}_{4} ou NaCl ;

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: \mathrm{CH_4} ou \mathrm{NaCl}. 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 \mathrm{CH_4} (metano). Pontos importantes:
  • \mathrm{CH_4} 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 \mathrm{CH_4} 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 -182{,}5^\circ\mathrm{C}, o que confirma que é facilmente líquido/gás a temperaturas moderadas.

Passo 4

Agora \mathrm{NaCl} (cloreto de sódio). Pontos importantes:
  • \mathrm{NaCl} é um sólido iônico composto por íons \mathrm{Na^+} e \mathrm{Cl^-} 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:
U \propto \frac{q_1 q_2}{r},
onde U é a energia da interação, q_1 e q_2 são as cargas dos íons e r é a distância entre elas. Cargas inteiras ( +1, -1) 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 \mathrm{NaCl} é aproximadamente 801^\circ\mathrm{C}, bem alto comparado ao do metano.

Passo 5

Comparando os dois casos:
  • \mathrm{CH_4}: forças intermoleculares fracas (dispersion), ponto de fusão muito baixo ( -182{,}5^\circ\mathrm{C}).
  • \mathrm{NaCl}: fortes interações iônicas na rede cristalina (Coulomb), ponto de fusão alto ( 801^\circ\mathrm{C}).
    Logo, por razões de tipo de ligação e intensidade das interações, \mathrm{NaCl} terá o ponto de fusão muito mais alto que \mathrm{CH_4}.

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.

Resposta

\mathrm{NaCl}

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