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3 Forcas intermoleculares

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Forças intermoleculares
1
Gasoso Líquido Sólido
Aumenta a organização do sistema
Energia cinética das moléculas/vibração molecular versus forças
intermoleculares
Estados físicos da matéria
Quanto mais fortes as forças intermoleculares, mais condensada
a matéria a uma dada temperatura.
2
A transição de fase
Quanto > Hvap e > O ponto de ebulição, mais intensas as 
forças intermoleculares 3
Ligações químicas vs forças intermoleculares
4
Ligações intramoleculares vs intermoleculares
5
Origem das forças intermoleculares
ε0 (“epsilon zero”) = constante de 
permissividade do vácuo
Q1 e Q2 = Cargas
Ep = energia potencial
r = raio de interação
Energia potencial de Coulomb
Forças intermoleculares
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Líquido e gásSólido
Íon-dipolo Dipolo-dipolo
Dipolo-dipolo induzido Dipolo induzido-dipolo induzido
Forças intermoleculares
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Íon-dipolo
Forças atrativas entre um íon (cátion ou ânion) e uma molécula polar. 
Dependem da carga, tamanho do íon e da magnitude e tamanho da 
molécula dipolar. 
Hidratação de íons é um exemplo
O dipolo 
negativo da 
molécula de H2O 
é atraída pelos 
cátions
E repelida pelos ânions
São forças de curta
distância,
Devido o raio atômico,
cátions menores possuem
maior hidratação
Tipos de forças intermoleculares
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|Z| = Carga do ion
µ = momento de dipolo elétrico
Ep = energia potencial
r = raio de interação
Íon-dipolo
Solvatação
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Grupo heme
Ferroprotoporfirina IX
Estrutura da hemoglobina, 
baseada em dados de raio-X
Íon-dipolo
Em proteínas
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Dipolo-dipolo: forças atrativas entre moléculas polares (contém 
momento dipolar). São de natureza eletrostática e podem ser 
entendidas pela lei de Coulomb.
Clorometano Alinhamento dos momentos dipolares!
Ocorrem a
distâncias ainda
menores que
forças íon-dipolo
Tipos de força intermolecular
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Líquido e gás
Sólido
Tipos de força intermolecular
Devido 
rotação/translação
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Interação entre Moléculas com Dipolo 
permanente e induzido
α (alpha) = polarizabilidade
Dipolo permanente-dipolo induzido
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Dipolo-dipolo induzido em química orgânica
Dipolo permanente-dipolo induzido
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Dipolo induzido-dipolo induzido (forças de London)
Advém da flutuação de densidade eletrônica, que em qualquer 
momento criam um dipolo instantâneo cujo campo magnético 
externo induz a polarização das moléculas vizinhas
São mais relevantes em moléculas maiores (elétrons 
delocalizados) e são afetadas por ramificações
Forças de London
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Forças de London
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sólido
Líquido
Gasoso
Forças de dispersão versus tamanho átomos
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Quanto maior for a nuvem eletrônica, maior 
será a capacidade de se formarem dipolos 
induzidos (polarizabilidade). Interações 
múltiplas em conjunto acarretam 
contribuições energéticas significativas.
Forças de London
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p.e. 36oC p.e. 28oC p.e. 9oC
Ponto de ebulição: Linear vs Ramificado
Forças de dispersão versus tamanho átomos
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A presença de ramificações nas cadeias 
dificultam a interação entre dipolos induzidos.
Forças de dispersão versus tamanho átomos
20
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Interação“pi-pi stacking”: um tipo especial de atração
Causadas por 
correlação específica 
de elétrons pi de 
arenos paralelos que se 
encontram em pequena 
distância 
intermolecular, 
tornando-se fortes na 
medida em que o 
número elétrons pi
aumenta. 
Stefan Grimme. Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 3430.
Interações não-covalentes especialmente fortes do tipo empilhamento
pi-pi entre superfícies planas de sistemas aromáticos (hidrofóbicas).
Pi-stacking
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Massa molecular
Polaridade
Moléculas mais leves com maior ponto de ebulição. Qual o segredo?
Ligações de hidrogênio
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Ligação de hidrogênio: Tipo especial de interação dipolo-dipolo 
entre um átomo de hidrogênio em uma ligação polar como N-H, O-
H e F-H e um átomo eletronegativo O, N ou F.
Ligações de H são essenciais em bioquímica
Hidrogênio é o único elemento a usar elétrons da camada 1s para
interação. Quando um elemento mais eletronegativo atrai esse
elétron, o próton fica exposto.
Ligação de hidrogênio
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Propriedades físicas da água
• Arranjo tetraédrico, geometria angular
• Molécula polar
Água – físico-química
Ligações de H são mais
fortes em ângulos retos
-= -0,66e
+= +0,33e
Distância mais 
curta que a 
prevista pelo raio 
de van der Waals
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Potencial para 4 ligações de H/molécula
Cada molécula atua como doador
(2x) e aceptor (2x) de ligações de
H.
Energia de ligação de ~20kJ/mol
(união faz a força). Ligação C-C
348 kJ/mol
Duração média de 1 ligação de H
= 1 x 10-9s a 25°C
A 25°C, em média 3,4
ligações/molécula de H2O.
A 0°C, 4 ligações/molécula de
H2O
Água a 0°C
Anéis de 6 moléculas
Expansão do volume
Redução da densidade
Ligações de hidrogênio dão a água suas propriedades pouco convencionais
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Camada de solvatação em proteínas
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Por que HF, que apresenta uma maior diferença de
eletronegatividade entre F e H, tem ponto de ebulição mais baixo
que H2O?
Ligação de hidrogênio
HF
H2O
2 ligações por molécula
4 ligações por molécula
E a amônia??
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Forças Intermoleculares em Biomoléculas: DNA e RNA
Ligação de hidrogênio
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Forças Intermoleculares em Biomoléculas: Proteínas
Ligação de hidrogênio
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Flurbiprofrno = antiinflamatório
PGHS = enzima prostaglandina endoperóxido sintase
Exemplos – Interação Iônica: 
31
PAF = fator de ativação plaquetária
Responsável por sintomas da Inflamação
Exemplos – Forças de Dispersão (Interação Hidrofóbica) 
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HIV-1 Protease e Saquinavir
Exemplos – Ligação de Hidrogênio 
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Transição de Fases
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Relação entre Estrutura Química e Hvap
Moléculas 
Apolares
Moléculas 
Polares
A polaridade das substâncias tem influência direta 
no Hvap e no ponto de ebulição.
A transição de fase
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Uma comparação entre Ponto de 
Ebulição de Substâncias Orgânicas
 O momento dipolar  o ponto de ebulição
Apesar de terem massa molar semelhantes o ponto 
de ebulição varia até mais que 100 K no mesmo 
sentido em que varia o momento de dipolo das 
moléculas!!!
Desenhar estruturas e discutir geometria e momento dipolar
Momento dipolar e ponto de ebulição
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3 tendências que afetam o ponto de ebulição em 
substâncias orgânicas:
1. Força relativa das 4 forças intermoleculares: 
Iônica> ligação de hidrogênio > dipolo-dipolo
> Forças de dispersão.
2. Ponto de ebulição aumenta com o aumento
do número de carbonos
3. Ramificação diminui o ponto de ebulição
Como avaliar o ponto de ebulição de substâncias org.
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Tendência 1 Derivados de álcoois com massa molecular similar
Derivados de ác. carboxílicos com massa molecular similar
Iônicas > Ligações de Hidrogênio > dipolo-dipolo> Forças de dispersão
Como avaliar o ponto de ebulição de substâncias org.
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Tendência 2
Ponto de ebulição aumenta com o aumento da massa molecular
Aumento da área de contato maximiza as forças de dispersão
Como avaliar o ponto de ebulição de substâncias org.
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Tendência 3
Ramificações diminuem o ponto de ebulição
Como avaliar o ponto de ebulição de substâncias org.
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Identificando forças intermoleculares em compostos
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Propriedades Físicas das Substâncias Puras
Vaporização ou evaporação: é um processo no qual uma substância 
no seu estado líquido se torna um gás.
Propriedades físicas
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Vaporização ou Evaporação
Aumento da temperatura aumenta a proporção da população de 
moléculas com energia cinética suficientemente alta para sofrer o 
processo de evaporação
Propriedades físicas
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Pressão de Vapor
Pressão de Vapor: é a pressão exercida pelo vapor quando se estabelece 
um equilíbrio líquido vapor.
Propriedades físicas
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Pressão de Vapor
Temperatura de Ebulição Normal é aquela onde a pressão de vapor se 
iguala à pressão ambiente (760 mmHg = 1 atm)
Hvap = energia necessária para vaporizar 1 mol de um líquido.
Ponto de ebulição
Propriedades físicas
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Tensão Superficial
Moléculas de água na superfícienão
estão completamente rodeadas por outras 
moléculas de água
Moléculas de água sob superfície estão 
completamente rodeadas por outras 
moléculas de água
Moléculas de água da superfície apresentam as forças atrativas 
direcionadas apenas para dentro do líquido, contraindo a superfície, 
fazendo-a se comportar como uma “pele”. 
A tensão superficial é a energia necessária para romper a resistência 
desta “pele” da superfície quando se busca atravessa-la.
Propriedades físicas
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Figure 3. Surface activity of latherin.
McDonald RE, Fleming RI, Beeley JG, Bovell DL, Lu JR, et al. (2009) Latherin: A Surfactant Protein of Horse Sweat and Saliva. PLoS ONE 
4(5): e5726. doi:10.1371/journal.pone.0005726
http://127.0.0.1:8081/plosone/article?id=info:doi/10.1371/journal.pone.0005726
Substâncias tensoativas
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http://127.0.0.1:8081/plosone/article?id=info:doi/10.1371/journal.pone.0005726
Viscosidade
é a resistência dos líquidos ao 
escoamento.
Liquidos que fazem ligação de 
H são mais viscosos. Massa 
molecular afeta viscosidade.
Mais difícil de prever.
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Solubilidade
Substâncias polares dissolvem-se preferencialmente em solventes polares
Substâncias apolares dissolvem-se preferencialmente em solventes 
apolares
Regra!
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Como então explicar a dissolução de I2 em Etanol?
Ou mesmo a dissolução 
de gases apolares em 
Água?
Solubilidade de 
substâncias polares em 
Água?
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Solubilidade
Efeito hidrofóbico
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Solubilidade
Óleo em água
∆G = ∆H – T∆S
∆G < 0 – Espontâneo
AG > 0 – Não espontâneo
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Solubilidade
Surfactante
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Solubilidade
”Limpar” Sujeira
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Representação de mecanismo em química orgânica
Setas e reações químicas
Setas de reação
Setas de ressonância
• Uma seta de reação em um único sentido indica que os reagentes são convertidos a
produtos, mas o contrário não ocorre:
• Uma seta com sentido duplo indica que uma reação em equilíbrio está ocorrendo, ou
seja, a medida que os reagentes se tornam produtos os produtos se tornam reagentes:
• Uma seta com sentido duplo, mas com uma seta maior que a outra indica que uma
reação em equilíbrio está ocorrendo. No entanto, uma das reações ocorre em maior
proporção que a outra:
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Representação de mecanismo em química orgânica
Setas curvas e reações químicas
Como utilizar setas curvas para ilustração de reações
1. Desenhe as setas curvas saindo da fonte de elétrons para o átomo que os
recebe.
2. A seta curva sempre mostra o fluxo de elétrons de um sítio com alta densidade
eletrônica para o sítio de baixa densidade eletrônica.
3. Nunca utilize setas curvas para ilustrar o movimento de átomos. Assume-se que
átomos seguirão o fluxo de elétrons.
4. Certifique-se de que o movimento de elétrons, ilustrado pela seta curva, não
violará a regra do octeto para os elemento da segunda linha da tabela periódica.
Seta curva com duas farpas ilustra 
movimento de um par de elétrons
Seta curva com uma farpa ilustra 
movimento de um único de elétrons
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Tipos de Quebra de Ligação
Classificação das Reações –base em mecanismo
Eliminação
Substituição
Adição 
Classificação das Reações –base no intermediário
Concertadas
Radicalares
Polares

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