Interações intermoleculares
Produzido por Juliana EcheniqueTeoria
E aíi, tudo bom?
Esse assunto é muiiiiiiiiiiiiito (ênfase nos muitos is, porque é de fato muito muito muito) importante, porque explica muita coisa da química, dos estados físicos das substâncias até a construção de materiais modernos super complicados!
As interações (ou forças) intermoleculares, como o próprio nome diz, são as interações que as moléculas fazem entre si, e embora sejam consequência das interações interatômicas, você tem que saber diferenciar as duas!
Se você ainda tem algumas dúvidas nas ligações interatômicas, dá uma olhada nos capítulos sobre ligações iônicas e covalentes!
Interações intermoleculares x ligações químicas
Ok, vamos com calma!
Para formar uma molécula, os átomos fazem ligações que são covalentes ou iônicas, dependendo de diversos fatores. Essa molécula, já formada, interage com outras moléculas do mesmo tipo (ou de outro tipo) para formar misturas ou compostos.
Essa interação entre as moléculas pode ser de 4 tipos, e vamos vê-los com calma nesse capítulo, mas é importante entender que essa interação molécula-molécula é mais fraca que a ligação entre os átomos!
Mas porque a ligação interatômica é tão importante para definir as interações intermoleculares?
Vamos pegar o exemplo da água! Você se lembra que na água o oxigênio e os dois hidrogênios estão ligados por ligações covalentes polares, não é? Isso acontece por causa da diferença de eletronegatividade entre o e os , o que faz que sejam criados pólos na molécula:
Esses pólos são fundamentais pois é a partir deles que as moléculas vão interagir! As interações intermoleculares não passam de forças de atração entre pólos de cargas opostas! Vamos ver o caso da água:
Forças íon-dipolo
Esse tipo de interação intermolecular ocorre entre íons e moléculas polares! Um exemplo são os sais na água, que são hidratados (envolvidos por moléculas de água)!
A hidratação acontece porque os pólos parcialmente negativos das moléculas de água (os ) são atraídos pelos cátions e os pólos parcialmente positivos (os ), são atraídos pelos ânions!
Essa interação é extremamente forte, já que a gente tem uma carga efetiva (dos íons) e uma carga parcial (da molécula)!
Mas como a gente quantifica essa interação?
A gente mede ela a partir da energia potencial da interação entre as duas cargas – a carga completa do íon e a carga parcial da molécula polar!
Onde é o número de carga do íon, é o momento de dipolo elétrico da molécula polar e é a distância entre o centro do íon e a molécula!
Essa fórmula diz pra gente que a interação entre o íon e a molécula diminui a energia potencial do íon em solução, o que estabiliza a carga iônica. Ela também mostra que, quanto menor a distância entre o centro do íon e a molécula, menor vai ser a energia potencial (graças ao sinal de na fórmula).
Ou seja: quanto menor o íon, melhor sua interação com as moléculas polares!
Forças dipolo-dipolo
Moléculas polares fazem uma interação que se chama dipolo-dipolo! Essa interação acontece à partir da atração entre as cargas parciais da própria molécula! É mais ou menos assim, ó:
Ou seja, a carga parcial negativa de uma molécula é atraída pela carga parcial positiva de outra molécula, o que faz com que elas interajam.
Como a gente tem duas cargas parciais, essa interação vai ser mais fraca do que a interação íon-dipolo...
A gente também quantifica a energia potencial da interação entre as moléculas a partir de uma fórmula:
Onde e são os momentos de dipolo das moléculas que estão interagindo!
Assim como na força íon-dipolo, quanto menor a energia potencial, melhor e mais forte é a interação entre as moléculas... Ou seja, quanto maior a polaridade das moléculas, mais fortes vão ser as interações dipolo-dipolo.
Outra coisa que a gente pode observar é a relação com a distância entre as moléculas, que passou a ser enquanto nas íon-dipolo é Isso acontece porque essa interação é mais fraca do que a íon-dipolo, então as moléculas precisam estar mais próximas para se atrair o suficiente para interagirem!
Ligação de hidrogênio
A ligação de hidrogênio é um caso especial de forças dipolo-dipolo. Ela acontece com moléculas que tem um hidrogênio ligado com átomo beeem eletronegativo. Normalmente consideram-se as ligações e.
Isso porque essas ligações são extremamente polares, e criam dipolos com cargas pontuais beeem elevadas!
Só pra ficar bem claro, vamos ver a água e a acetona. A água tem duas ligações extremamente polares, enquanto a acetona tem uma ligação , que, apesar de polar, não é igual à . Por isso, os polos formados na água tem cargas maiores do que os polos da acetona! Isso faz com que o polo negativo atraia com mais intensidade o polo positivo, e a ligação na água seja mais forte!
Ou seja, se tivermos que comparar, a ligação de hidrogênio é mais forte do que a interação dipolo-dipolo!
Forças de London ou dipolo-induzido
São as forças intermoleculares que acontecem em todos os tipos de moléculas, inclusive moléculas apolares!
Mas pera lá, eu disse que as interações intermoleculares dependem de cargas parciais nas moléculas para acontecerem, não é? Como que uma molécula apolar – e que, teoricamente, não tem polos, vai interagir?
O que rola é que os elétrons não ficam parados numa molécula. É como se a nuvem eletrônica ficasse flutuando pela molécula, e, em certas horas, fosse mais pra um átomo do que pra outro, criando uma diferença de cargas...
Você viu onde eu quero chegar né? As moléculas apolares tem dipolos momentâneos, causados pela movimentação da nuvem de elétrons!
E quando uma molécula cria um dipolo momentâneo, a parte positiva dela atrai os elétrons de outra molécula, que também fica momentaneamente polarizada, e assim em diante... Por isso essa interação também é chamada de dipolo-induzido: um dipolo instantâneo induz a outra molécula a também criar um dipolo instantâneo 😊
A gente mede essa interação a partir da fórmula:
Onde é a polarizabilidade das moléculas: a facilidade de uma molécula em ter sua nuvem de elétrons deformada.
Se uma molécula tem uma polarizabilidade alta, sua nuvem de elétrons tem uma mobilidade maior, e, assim, ela pode criar mais dipolos instantâneos: o que significa uma interação de London forte!
Você pode imaginar que essa interação é a mais fraca de todas, né? Não só porque a distância entre as moléculas altera ainda mais na energia potencial, mas porque as cargas são cargas parciais momentâneas!
Obs: Uma molécula pode fazer – e faz! – mais de uma interação intermolecular! Moléculas polares, por exemplo, fazem as duas interações – dipolo-induzido e dipolo-dipolo, já que todas as moléculas – polares ou apolares – tem elétrons que se movimentam e podem criar dipolos instantâneos.
Na real, estima-se que uns 80% das forças de atração total entre moléculas são feitas por dipolo-induzido, e o resto por dipolo-dipolo! Uma loucura, né?
Vamos dar uma resumida pra ir pros exercícios?