Forcas_intermoleculares

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O Estudo do Estado Líquido
Forças intermoleculares
Professora. Drª Thalyta Pereira 
Janeiro - 2021
Universidade Aberta do Brasil
Universidade Federal do Piauí- UFPI
Centro de Educação Aberta e a Distância – CEAD
Coordenação do Curso de Ciências Bioógicas
Efeito Lótus
É um fenômeno de superhidrofobia causado por uma rugosidade nanométrica
Confere à superfície uma repulsa da água com capacidades de limpeza, pois a água quando em contacto arrasta consigo partículas.
Comparação molecular entre gases, líquidos e sólidos
Forças intermoleculares
As intensidades das forças intermoleculares variam bastante, mas geralmente são mais fracas que as forças intramoleculares — iônicas, metálicas ou covalentes.
Muitas propriedades dos líquidos, incluindo pontos de fusão e ebulição. 
Estes aumentam à medida que a intensidade das forças intermoleculares aumenta. 
Existem três tipos de atrações intermoleculares entre moléculas eletronicamente neutras: forças de dispersão, atrações dipolo–dipolo e ligações de hidrogênio. 
Juntas, as duas primeiras são chamadas de forças de van der Waals
Outro tipo de força de atração, a força íon–dipolo, é importante em soluções.
 De acordo com Fritz London, um físico germano-americano, o movimento dos elétrons em um átomo ou em uma molécula pode criar um momento de dipolo instantâneo, ou momentâneo.
A interação atrativa que se constitui entre dipolos instantâneos é chamada de força de dispersão (ou força de dispersão de London, em alguns textos). Ela é significativa apenas quando as partículas (átomos ou moléculas) estão muito próximas.
A intensidade da força de dispersão depende da facilidade com que a distribuição de carga em uma molécula pode ser deformada para induzir um dipolo instantâneo. A facilidade com que a distribuição de carga é deformada chama-se polarizabilidade da molécula. 
Em geral, a polarizabilidade aumenta à medida que o número de elétrons de um átomo ou de uma molécula também aumenta. 
O formato das moléculas também influencia a magnitude das forças de dispersão.
A presença de um momento de dipolo permanente em moléculas polares origina esse tipo de força
Essas forças surgem de atrações e repulsões eletrostáticas entre extremidades carregadas de uma molécula e de uma molécula vizinha.
Assim como as forças de dispersão, as forças dipolo–dipolo somente são significativas quando as moléculas estão muito próximas.
Forças dipolo–dipolo. 
Para moléculas com mais ou menos a mesma massa e tamanhos iguais, as atrações intermoleculares ficam mais intensas com o aumento da polaridade.
Uma é a atração entre um átomo de hidrogênio ligado a um átomo altamente eletronegativo (geralmente F, O ou N) e um átomo pequeno eletronegativo em outra molécula ou grupo químico próximo.
ligações H-F, H-O ou H-N em uma molécula podem formar ligações de hidrogênio com um átomo de F, O ou N em outra molécula
Ligação de hidrogênio 
As ligações de hidrogênio podem ser consideradas um tipo especial de atração dipolo–dipolo. 
Imagem: Chem540f09grp6 / Domínio Público
As ligações de hidrogênio são geralmente mais fortes que as forças dipolo–dipolo ou as forças de dispersão, elas desempenham papéis importantes em muitos sistemas químicos, incluindo os de importância biológica. 
Por exemplo, ligações de hidrogênio ajudam a estabilizar as estruturas de proteínas e também são responsáveis pela maneira como o DNA é capaz de transmitir a informação genética. 
Uma consequência notável das ligações de hidrogênio é vista na densidade da água em estado sólido (gelo) e líquido.
O-
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H+
H+
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Tipo de força existente entre um íon e uma molécula polar;
Os cátions são atraídos para a extremidade negativa de um dipolo, e os ânions, para a extremidade positiva; 
A magnitude da atração aumenta à medida que a carga iônica ou a magnitude do momento de dipolo aumenta.
Força íon–dipolo 
Principais propriedades dos líquidos
Vamos examinar três propriedades características dos líquidos: 
Viscosidade
Tensão superficial 
 Ação capilar.
Viscosidade
É a resistência de um líquido ao escoamento;
 Quanto maior for a viscosidade do líquido, mais lentamente ele irá escoar. 
Está relacionada com a facilidade com que as moléculas do líquido se movem umas em relação às outras.
Tensão Superficial
Como consequência das fortes interações intermoleculares, a água apresenta algumas propriedades especiais 
Alguns insetos, por exemplo, podem andar sobre ela. 
Uma lâmina de barbear, se colocada horizontalmente, também flutua na água
 Isto se deve à tensão superficial da água, uma propriedade que faz com que o líquido se comporte como se tivesse uma membrana elástica em sua superfície
 Esse fenômeno pode ser observado em quase todos os líquidos e é o responsável pela forma esférica de gotas ou bolhas do líquido.
As moléculas no interior são atraídas igualmente em todas as direções, mas aquelas que estão na superfície experimentam uma força interna global. 
Essa força resultante tende a puxar as moléculas da superfície para o interior, reduzindo, assim, a área superficial e fazendo com que as moléculas da superfície se agrupem. 
Ação Capilar
Forças de coesão - Ligação de hidrogênio da água 
- São forças que ligam moléculas semelhantes.
Forças de adesão – Ligam uma substância a uma superfície
- Ex: Água colocada em um tubo de vidro.
Mudanças de fase
A água líquida deixada descoberta em um copo evapora
Um cubo de gelo deixado em uma sala quente derrete facilmente
 CO2 sólido (vendido como gelo seco) sublima à temperatura ambiente.
Cada mudança de fase é acompanhada por uma variação de energia do sistema. 
O calor de fusão ou entalpia de fusão, ΔHfus, é a quantidade de energia necessária para causar um aumento de energia cinética das partículas de um sólido, resultando na sua fusão. 
A energia necessária para provocar a transição de uma quantidade de líquido para vapor é chamada de calor de vaporização ou entalpia de vaporização, ΔHvap. 
As partículas de um sólido podem passar diretamente para o estado gasoso. A variação de entalpia necessária para essa transição é chamada de calor de sublimação, indicado como ΔHsub. 
O gráfico de temperatura em função da quantidade de calor adicionado é chamado de curva de aquecimento
 Podemos calcular a variação de entalpia do sistema para cada segmento da curva de aquecimento.
Curva de aquecimento
Mudanças de fase
A temperatura mais alta na qual se pode formar uma fase líquida distinta é chamada de temperatura crítica. 
A pressão crítica é a pressão necessária para ocasionar liquefação a essa temperatura crítica. 
Acima da temperatura crítica, as energias cinéticas das moléculas são maiores que as forças de atração que levam ao estado líquido, independentemente de quanto a substância foi comprimida para aproximar ainda mais as moléculas. Quanto maiores forem as forças intermoleculares, maior será a temperatura crítica da substância.
Quando a temperatura excede a temperatura crítica e a pressão ultrapassa a pressão crítica, as fases líquidas e gasosas são indistinguíveis, deixando a substância em um estado chamado de fluido supercrítico.
 A pressão de vapor de um líquido é a pressão exercida por seu vapor quando o líquido e o vapor estão em equilíbrio dinâmico
 As moléculas podem escapar da superfície de um líquido para a fase gasosa por meio da evaporação. 
Pressão de vapor
Suponha que seja colocada uma quantidade de etanol (CH3CH2OH) em um recipiente evacuado e fechado. 
O etanol começa a evaporar rapidamente
Como resultado, a pressão exercida pelo vapor na região acima do líquido aumenta. 
Após um curto período, a pressão do vapor atinge um valor constante, a que chamamos de pressão de vapor.
Quando a vaporização ocorre em um recipiente aberto, o vapor se separa do líquido. 
Uma pequena fração das moléculas (quando isso acontece) é recapturada na superfície do líquido. 
Deste modo, o equilíbrio nunca é atingido e o vapor continua a se formar até que todo o líquido evapore. 
 As substânciascom elevada pressão de vapor evaporam mais rapidamente que as substâncias com baixa pressão de vapor.
Costuma-se dizer que os líquidos que evaporam facilmente são voláteis.
É a temperatura em que a sua pressão de vapor se iguala à pressão externa agindo sobre a superfície do líquido
O ponto de ebulição de um líquido a 1 atm (760 torr) de pressão é chamado de ponto de ebulição normal.
O ponto de ebulição 
Na figura, temos a variação da pressão de vapor com a temperatura para quatro substâncias que diferem bastante em relação à volatilidade e seus pontos de ebulição normais.
Diagramas de fases
Um diagrama de fases é uma maneira de resumir graficamente as condições sob as quais existem os equilíbrios entre os diferentes estados da matéria
 O diagrama tem três curvas importantes, e cada uma representa a temperatura e a pressão às quais as várias fases podem coexistir em equilíbrio, como se pode ver na figura a seguir.
Cristais líquidos
Cristal líquido é o termo que usamos hoje para o estado leitoso e viscoso que algumas substâncias exibem entre os estados líquido e sólido. 
Essa fase intermediária apresenta um pouco da estrutura dos sólidos e um pouco da liberdade de movimento dos líquidos
Em razão de sua ordenação parcial, os cristais líquidos podem ser viscosos e ter propriedades intermediárias entre as dos sólidos e dos líquidos. 
Dependendo da natureza do ordenamento, os cristais líquidos são classificados como nemático, esmético A, esmético C ou colestérico.
Nos Cristais líquidos nemáticos as moléculas estão alinhadas de modo que seus eixos mais longos tendem a apontar na mesma direção, mas as extremidades não estão alinhadas umas com as outras. 
Em cristais líquidos esméticos A e esméticos C, as moléculas mantêm o alinhamento do eixo mais longo visto nos cristais nemáticos, mas, além disso, elas se amontoam em camadas.
Em um cristal líquido colestérico, as moléculas estão dispostas em camadas, com seus eixos mais longos paralelos à outras moléculas da mesma camada. O arranjo molecular dos cristais líquidos colestéricos produz padrões de coloração incomuns com a incidência da luz visível. As variações de temperatura e pressão alteram sua ordem e, consequentemente, sua cor.
"As misericórdias do Senhor são a causa de não sermos consumidos, porque as suas misericórdias não têm fim;" Lamentações 3:22
Obrigada!
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