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82 Coleção Estudo Frente D Módulo 14 Consideremos, como exemplo, o processo de dissolução de compostos iônicos. Como eles são mantidos por atrações eletrostáticas muito intensas, somente solventes fortemente polares serão capazes de dissolvê-los. A água, substância formada por moléculas muito pequenas e fortemente polarizadas, pode rodear eficientemente os íons individuais de forma a libertá-los da superfície do cristal. Os íons positivos são envolvidos pelo polo negativo do momento de dipolo resultante da água, enquanto os íons negativos são envolvidos pelo polo positivo. átomo de hidrogênio LEGENDA cátion ânionátomo de oxigênio A antiga generalização que diz semelhante dissolve semelhante é útil. Os compostos polares e iônicos tendem a se dissolver nos solventes polares, enquanto os compostos apolares tendem a se dissolver em compostos apolares. O metanol, o etanol e o propanol são infinitamente miscíveis em água. Nos três casos, os grupos alquilas são relativamente pequenos e apresentam um grupo hidroxila capaz de estabelecer ligações de hidrogênio com a água. ligação de hidrogênio ligação de hidrogênio O δ H H O δ H H CH3CH2CH2 H O δ H3C H O δ ligação de hidrogênio O δ H H CH3CH2 H O δ Um teste bastante simples ilustra a miscibilidade do etanol e da água. Ele consiste em misturar 50,0 mL de água com 50,0 mL de álcool. Como resultado, encontramos um volume menor que 100,0 mL. Essa contração de volume evidencia que as ligações de hidrogênio estabelecidas entre água e álcool são intensas o suficiente para causar a aproximação entre as moléculas das duas substâncias. À medida que a cadeia carbônica aumenta, as interações do tipo dipolo instantâneo-dipolo induzido presentes na substância também se intensificam. Como consequência, as moléculas de água, embora ainda sejam passíveis de estabelecer ligações de hidrogênio com o álcool, não são capazes de envolver as moléculas do composto. Dessa forma, a solubilidade diminui. Solubilidade / (g/100 mL de água) CH3(CH2)2CH2OH 7,9 CH3(CH2)3CH2OH 2,3 CH3(CH2)9CH2OH Praticamente nula Ao analisarmos a solubilidade dos compostos citados anteriormente em um solvente apolar, tal como hexano ou benzeno, o efeito seria o inverso. Isso se deve ao aumento da nuvem eletrônica, que intensifica as interações do tipo dipolo instantâneo-dipolo induzido entre as moléculas de soluto-solvente. Como explicar então a ação de sabões e detergentes que dissolvem tanto em água (polar) como em gordura (apolar)? A resposta se inicia pelo conhecimento da estrutura dos sabões e dos detergentes. O ONa C O ONa S O O estearato de sódio (exemplo de sabão) lauril sulfato de sódio (exemplo de detergente) Note que, no sabão e no detergente, as moléculas são constituídas por uma longa cadeia carbônica (apolar) e por uma extremidade polar. Essa extremidade é um grupo iônico e, portanto, mais polar que o ácido carboxílico correspondente. Quando o sabão é posto em contato com um sistema contendo água e óleo, forma-se uma dispersão coloidal constituída por espécies denominadas micelas. Em geral, elas se assemelham a esferas, cujo interior é pouco polar e o exterior apresenta grupos iônicos. Logo, na parte interna, gordura e cadeia carbônica interagem entre si por interações do tipo dipolo instantâneo-dipolo induzido. Já na parte externa, o grupo iônico interage com a água, seja por ligações de hidrogênio, seja por interações do tipo íon-dipolo. Molécula de sabão Molécula de gordura Molécula de água LEGENDA Fonte: Prova de Química da 2ª etapa do vestibular de 2007 da UFMG. Existem algumas peças de roupas que não podem ser lavadas com água e sabão. Utiliza-se então a lavagem a seco. Isso não quer dizer que não se usam líquidos, apenas não se usa água. O processo de limpeza ocorre com um solvente orgânico (atualmente solventes clorados) de polaridade muito baixa e, assim, capaz de estabelecer interações com a gordura. Propriedades físicas dos compostos orgânicos 83Editora Bernoulli Q U ÍM IC A EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO 01. (FMTM-MG) Analise a tabela: Substância Massa molar (g.mol–1) propano (CH3—CH2—CH3) 44 éter metílico (CH3—O—CH3) 46 etanol (CH3—CH2—OH) 46 São feitas as seguintes proposições: I. O ponto de ebulição do éter metílico é igual ao do etanol, pois possuem a mesma massa molar. II. A força intermolecular do etanol é a ligação de hidrogênio, possuindo o maior ponto de ebulição. III. A força intermolecular do propano é denominada Van der Waals. Está CORRETO o contido em A) I, apenas. B) II, apenas. C) I e III, apenas. D) II e III, apenas. E) I, II e III. 02. (Unimontes-MG–2009) O ponto de ebulição (P.E.) de quatro compostos orgânicos é dado na tabela a seguir: Compostos P.E. / ºC butanol 117 isobutanol 107 butan-2-ol 100 2-metilpropan-2-ol 85 Baseando-se na análise das estruturas desses compostos, que aspecto PRINCIPAL justifica a diferença nos respectivos pontos de ebulição? A) Massa molecular B) Ligação de hidrogênio C) Cadeia aberta D) Forças de Van der Waals 03. (FUVEST-SP) Em uma tabela de propriedades físicas de compostos orgânicos, foram encontrados os dados a seguir para compostos de cadeia linear I, II, III e IV. Esses compostos são etanol, heptano, hexano e 1-propanol, não necessariamente nessa ordem. Composto Temperatura de ebulição (ºC e 1 atm) Solubilidade em água I 69,0 insolúvel II 78,5 solúvel (∞) III 97,4 solúvel (∞) IV 98,4 insolúvel Os compostos I, II, III e IV são, respectivamente, A) etanol, heptano, hexano e 1-propanol. B) heptano, etanol, 1-propanol e hexano. C) 1-propanol, etanol, heptano e hexano. D) hexano, etanol, 1-propanol e heptano. E) hexano, 1-propanol, etanol e heptano. 04. (UFMG) Segundo os perfumistas, a fragrância de um bom perfume deve-se à presença de três frações de volatilidades diferentes: uma mais volátil, uma de volatilidade intermediária e uma menos volátil, que é o fixador. O quadro mostra três substâncias presentes em um determinado perfume, em que se usa etanol como solvente. Substância Linalol (óleo de flor de laranja) Neral (essência de limão) Civetona (óleo de gato de algália) Massa molar / (g/mol) 154 152 250 T. ebulição / ºC 198 92 Acima de 350 Estrutura OH O (CH2)7 O (CH2)7 Considerando-se a relação entre a volatilidade e a estrutura dessas substâncias, bem como suas interações intermoleculares com o etanol, é INCORRETO afirmar que A) a civetona apresenta interações entre dipolos induzidos mais intensas. B) as três substâncias são constituídas de moléculas polares. C) o linalol forma ligações de hidrogênio com o etanol. D) o neral deve sua maior volatilidade a, principalmente, sua massa molar baixa. 05. (UFOP-MG–2009) Um produto comercial chamado Scotch Gard é utilizado, sob a forma de spray, em superfícies como as de estofados e tecidos, para torná-las à prova- d’água. O princípio de atuação do Scotch Gard é que ele torna a superfície A) hidrofílica, impedindo que a água seja absorvida por ela. B) hidrofóbica, impedindo que a água seja absorvida por ela. C) hidrofílica, permitindo que a água seja absorvida por ela. D) hidrofóbica, permitindo que a água seja absorvida por ela. 84 Coleção Estudo Frente D Módulo 14 EXERCÍCIOS PROPOSTOS 01. (UFMG–2010) A temperatura de ebulição de uma substância depende, entre outros fatores, das interações intermoleculares existentes entre suas moléculas. Analise a estrutura destes três compostos, cujas massas molares são aproximadamente iguais: I) CH3COOH ácido acético (60 g/mol) II) CH3CH2CH2OH propanol (60 g/mol) III) CH3CH2CHO propanal (58 g/mol) A partir dessas informações, assinale a alternativa em que esses três compostos estão apresentados de acordo com a ordem decrescente de suas respectivas temperaturas de ebulição. A) I > II > III B) I > III > II C) II > I > III D) III > I > II 02. (ITA-SP) Sobre a temperatura de ebulição de um líquidosão feitas as afirmações: I. Aumenta com o aumento da força da ligação química intramolecular. II. Aumenta com o aumento da força da ligação química intermolecular. III. Aumenta com o aumento da pressão exercida sobre o líquido. IV. Aumenta com o aumento da quantidade de sólido dissolvido. Estão CORRETAS A) apenas I e II. B) apenas I e IV. C) apenas III e IV. D) apenas II, III e IV. E) todas. 03. (UERJ–2011) A sigla BTEX faz referência a uma mistura de hidrocarbonetos monoaromáticos, poluentes atmosféricos de elevada toxidade. Considere a seguinte mistura BTEX: Benzeno Tolueno Etilbenzeno Xileno Ao fim de um experimento para separar, por destilação fracionada, essa mistura, foram obtidas três frações. A primeira e a segunda frações continham um composto distinto cada uma, e a terceira continha uma mistura dos outros dois restantes. Os compostos presentes na terceira fração são A) xileno e benzeno. B) benzeno e tolueno. C) etilbenzeno e xileno. D) tolueno e etilbenzeno. 04. Analise o gráfico a seguir: Po n to d e eb u liç ão / º C Massa molar / g.mol–1 pressão = 1 atm temperatura ambiente 200 100 0 –100 –200 20 40 60 80 100 120 140 160 C5H12 C6H14 C8H18 C9H20 C10H22 C12H26 C7H16 C4H10 C3H8 C2H6 CH4 JULGUE os itens. ( ) O hexano é líquido à temperatura ambiente. ( ) Os hidrocarbonetos com números pares de átomos de carbono são gases à temperatura ambiente. ( ) Pode-se afirmar, com certeza, que o ponto de ebulição dos alcanos aumenta com o aumento de suas massas molares, mantendo-se constante a pressão. ( ) O ponto de ebulição do heptano fica em torno de 100 ºC, quando a pressão é de 1 atm. ( ) O butano é um gás à temperatura ambiente, sob pressão de 1 atm.