Forças Intermoleculares - Lista de exercícios

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QFL1101 – Exercícios sobre Forças intermoleculares 
 
11) Descreva a força intermolecular que deve ser superada na conversão, a vapor, de 
cada um dos seguintes líquidos: 
 
a) O2 (l); Dipolo Induzido – Dipolo Induzido 
b) NH3 (l); Ligação de Hidrogênio 
c) CH3Br (l); Dipolo – Dipolo 
d) CH3CH2OH (l); Ligação de Hidrogênio 
e) Hg (l): Ligação Metálica 
 
12) Mostre, em cada par dos seguintes compostos, qual a molécula que tem ponto de 
ebulição mais elevado. 
 
a) O2 ou N2; 
 
𝑀𝑀𝑂2 = 32 𝑢 
𝑀𝑀𝑁2 = 28 𝑢 
 
Como as duas moléculas apresentam o mesmo tipo de interação (dipolo induzido – 
dipolo induzido), a molécula com maior massa apresentará interações com maior 
magnitude. Assim, a molécula de O2 terá mais dispersões e o maior ponto de 
ebulição. 
 
(b) SO2 ou CO2 ; 
 
A molécula de SO2 é polar e possui interações do tipo dipolo-dipolo, enquanto as 
moléculas de CO2 por serem apolares apresentam interações de dispersão. Dessa 
forma, a molécula de SO2 terá ponto de ebulição maior, pois as interações dipolo-
dipolo são mais fortes quando comparadas às dispersões. 
 
(c) HF ou HI; 
 
Tanto a molécula de HF quanto a de HI são polares, entretanto, devido a grande 
diferença de eletronegatividade, as moléculas de HF interagem por um tipo especial de 
interação dipolo-dipolo, a ligação de hidrogênio, que é mais forte do que a interação 
dipolo-dipolo. Por isso, a molécula de HF terá maior ponto de ebulição, uma vez que 
será mais difícil romper tais interações. 
 
(d) SiH4 ou GeH4 
 
𝑀𝑀𝑆𝑖𝐻4 = 32 𝑢 
𝑀𝑀𝐺𝑒𝐻4 = 76,6 𝑢 
 
Como as duas moléculas não apresentam diferença de eletronegatividade significativa, 
são apolares e possuem o mesmo tipo de interação (dipolo induzido dipolo induzido). 
Assim, a molécula de GeH4 terá maior ponto de ebulição, por ter a maior massa. 
 
13) Quais entre os seguintes compostos, teriam ligações de hidrogênio na fase líquida? 
Explique 
 
 (a) CH3OCH3 (éter dimetílico); (b) CH4 ; (c) HF; 
 (d) CH3CO2H (ácido acético) ; (e) Br2 ; (f) CH3OH 
 
As ligações de hidrogênio são atrações estabelecidas entre um átomo de hidrogênio 
ligado a elementos muito eletronegativos (como o F, O e N) e um átomo eletronegativo 
presente em outra molécula. Portanto, os compostos que teriam ligações de 
hidrogênio são: o ácido acético e o metanol por apresentarem grupo OH e o HF. 
 
14) Que composto, em cada par dos seguintes sais, teria o maior calor de hidratação? 
Explique a razão da resposta. 
 
(a) LiCl ou CsCl; 
 
O calor de hidratação se dá pelo somatório da energia de hidratação do cátion e do 
ânion. Nesse caso, como o ânion é comum e terá a mesma contribuição energética em 
ambos os sais e os dois cátions apresentam a mesma carga, aquele com menor 
raio iônico terá maior densidade de cargas e uma interação mais forte. Portanto, 
o LiCl teria o maior calor de hidratação. 
 
 (b) NaNO3 ou Mg(NO3)2 
 
 
Nesse caso, a determinação da maior contribuição energética se dará pela carga dos 
cátions. Assim, Mg(NO3)2 teria maior calor de hidratação, por apresentar cátion 
divalente. Além disso, apesar do ânion nitrato ser comum nos dois sais, no Mg(NO3)2 
deve-se considerar o dobro da energia do ânion, o que também contribuirá para sua 
maior energia de hidratação. 
 
(c ) RbCl ou NiCl2 
 
NiCl2 teria o maior calor de hidratação, uma vez que apresenta cátion divalente e 
deve-se considerar o dobro da energia de hidratação do ânion. 
 
15) A ligação O – H é menos polar que a ligação F – H; entretanto, H2O têm ponto de 
ebulição 100 ºC e HF ponto de ebulição 19ºC. Explique por que H2O tem maior ponto 
de ebulição que HF se em ambos os compostos as forças intermoleculares são do tipo 
ligações de hidrogênio e as massas molares não diferem significativamente 
 
Isso acontece, pois, cada molécula de HF consegue estabelecer apenas duas 
ligações de hidrogênio, devido a sua geometria. Enquanto que cada molécula de 
H2O pode formar até 4 ligações de hidrogênio. Assim, a maior quantidade de 
interações possíveis em uma molécula de H2O compensa a maior polaridade 
existente na ligação H – F e explica o maior ponto de ebulição da água. 
 
16) Complete a Tabela abaixo: 
 
 
Composto Massa 
Molecular 
g.mol-1 
Momento 
Dipolo 
(D) 
Ponto 
Ebulição 
(ºC) 
Solubilidade 
em Água 
Etano 30 0 -88 56,8 mg/L 
n-Butano 58 0 - 1 61 mg/L 
Dietil-Éter 74 1,15 35 605 g/L 
Água 18 1,85 100 - 
 
Analise os dados acima em função da estrutura de cada composto e das forças 
intermoleculares existentes. 
 
Com os dados da tabela observa-se que os compostos de etano e n-butano, apesar 
serem moléculas apolares (explicando o momento de dipolo nulo e baixa solubilidade 
em água) e apresentarem o mesmo tipo de interação, diferem significativamente quanto 
aos pontos de ebulição. Através da análise de suas estruturas, é possível perceber que 
isso acontece, pois, a área de contato do butano é maior do que a de etano, resultando 
em interações mais fortes e um maior ponto de ebulição. 
O composto de dietil-éter, devido a sua geometria angular, apresenta momento de 
dipolo (contribuindo para uma solubilidade em água significativa). Entretanto, apesar de 
ter grande massa molecular, tem um baixo ponto de ebulição pela presença das cadeias 
carbônicas em sua estrutura, que interagem por dipolo-dipolo induzido e enfraquecem 
a interação dipolo-dipolo. 
Já a água, apresenta o maior momento de dipolo, devido a sua geometria angular e a 
grande diferença de eletronegatividade entre os átomos. Além disso, apesar de ter a 
menor massa molecular é a que apresenta maior ponto de ebulição, por realizar ligações 
de hidrogênio, interação mais forte em comparação às outras existentes nos compostos 
da tabela. 
 
 
17) Cl2, Br2 e I2 são moléculas diatômicas apolares. Explique por que à temperatura 
ambiente e pressão atmosférica Cl2 é gás, Br2 é líquido e I2 é sólido. 
 
Isso acontece, pois, a magnitude das forças de dispersão tem a seguinte ordem: 
Cl2 < Br2 < I2. 
Como a molécula de I2 é a maior entre as citadas, os elétrons serão menos atraídos 
pelo núcleo, facilitando a distorção da nuvem eletrônica e aumentando o momento 
de dipolo induzido. Assim, com o maior momento de dipolo, a interação será mais 
forte em comparação as outras. O mesmo ocorre com a molécula de Br2 que é 
maior do que Cl2. 
 
18) I2(s) se dissolve prontamente em tetracloreto de carbono (CCl4) em quantidades 
apreciáveis. Apesar de ser apolar também se dissolve, porém mais lentamente e em 
menor quantidade, em solventes como etanol (C2H5OH) e água. Explique este 
comportamento baseado no tipo de forças intermoleculares presentes em cada sistema. 
 
Como I2 e CCl4 são moléculas apolares, ambas conseguem se dissolver em 
maiores quantidades. 
 
I2 se dissolve em solventes polares devido a interação dipolo – dipolo induzido. O 
dipolo permanente de uma molécula polar (como etanol e água) conseguirá 
distorcer a nuvem eletrônica da molécula de I2, induzindo um dipolo. 
 
19) Porque ao mergulhar a extremidade de uma tira de papel verticalmente em um 
béquer com água o restante da tira que estava fora do contato com a água depois de 
certo tempo fica “molhada” Explique. 
 
Isso ocorre devido a propriedade de capilaridade. Como a tira de papel é formada 
por celulose (polímero com muitos grupos polares), as moléculas de água irão 
interagir mais facilmente com o papel, pelas ligações de hidrogênio com os 
grupos OH da celulose, possibilitando a migração da água para a parte que não 
estava em contato direto. 
 
20) Uma mistura de acridina e N-Metil-Acridina foi separada por cromatografia em papel 
usando etanol como solvente de separação. Qual destes compostos fica menos retido 
na tira de papel durante o procedimento cromatográfico Justifique. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
A cromatografia em papel é um métodode separação que se baseia na migração dos 
componentes de uma mistura entre duas fases imiscíveis. Os componentes capazes de 
formar interações intermoleculares mais fortes com a fase estacionária migrarão mais 
lentamente. Tendo isso em vista, a n-metil acridina (devido a presença do íon N+), 
estabelecerá interações mais fortes do tipo íon-dipolo com a celulose do papel e 
ficará menos retida, enquanto que a acridina interagirá apenas por dipolo-dipolo com 
a celulose. 
 
21) Porque ao se jogar água em um automóvel recém “polido” (encerado) se observam 
gotas bem definidas que escorrem sobre a superfície do automóvel e em um automóvel 
não polido sujo de poeira a água se espalha pela superfície e não escorre tão 
perfeitamente na forma de gotas 
 
 
Acridina 
N-Metil Acridina 
Devido ao fenômeno de molhabilidade, como a cera do automóvel é apolar e a 
água é polar, a água interagirá o mínimo possível com a superfície encerada. 
Dessa forma, considerando a alta tensão superficial da água, as forças coesivas 
serão maiores do que as forças adesivas e serão formadas gotas bem definidas. 
Por outro lado, em um automóvel não polido, a água conseguirá interagir com a 
superfície e a força adesiva será maior, causando o espalhamento do líquido. 
 
22) i) Porque ao se dissolver uma substância anfifílica em água ocorre uma diminuição 
da tensão superficial da água. ii) O que é concentração micelar crítica (CMC) Explique. 
 
As substâncias anfifílicas podem interagir com substâncias polares e apolares, 
por isso, a parte polar terá grande afinidade com a água e ficará na superfície, de 
forma intercalada com as moléculas de água. Assim, as interações entre as 
moléculas de água serão enfraquecidas e a tensão superficial diminuirá. 
 
A concentração micelar crítica é a concentração na qual se inicia o processo de 
formação das micelas (agregado de moléculas anfifílicas em solução). Para que 
as micelas sejam formadas é necessário a adição de surfactantes, ou seja, à 
medida que o surfactante é adicionado, haverá uma concentração mínima a ser 
atingida para que as micelas comecem a surgir e está será a concentração micelar 
crítica.