Aula_8_Forcas_Intermoleculares-2013

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Forças Intermoleculares 
Aula 8 
Estrutura da Matéria 
 
2 
Por que uma molécula pequena 
como H2O está no estado líquido 
e não gasoso a 25 oC e 1 atm? 
Por que gelo flutua na água? 
Por que flocos de neve têm 
6 lados? 
Por que Cl2 é gasoso enquanto 
Br2 é líquido e I2 é sólido a 25 
oC 
e 1 atm? 
Cl2 
Br2 
I2 
 
3 
Forças Químicas 
Forças INTERmoleculares: 
 
Forças entre moléculas ou 
entre íons e moléculas 
Forças INTRAmoleculares: 
 
Mantêm átomos juntos para 
formar moléculas 
Podem ser agrupadas em forças de curto 
alcance e longo alcance 
 
4 
Resumo das Forças Químicas 
Forças Intermoleculares: 
Originam-se do contato não reativo 
entre moléculas 
São inversamente proporcionais 
à distância entre as moléculas 
(forças de curta distância) 
 
5 
 
Tipo de Interação 
 
 
Energia Envolvida (kJ mol-1) 
 
 
Iônica 
 
 
700 - 1100 
 
Covalente 
 
 
100 - 400 
 
Intermolecular 
 
 
2 - 42 
Energias das Interações 
As forças intermoleculares são baseadas em vários tipos de interações 
eletrostáticas e são mais fracas que ligações iônicas e covalentes. 
 
6 
Estados Físicos da Matéria 
Lei dos Gases Ideais 
 
PV = nRT 
Formação de fases 
condensadas 
 
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Forças Intermoleculares 
Relacionadas com propriedades termodinâmicas da matéria 
condensada: ponto de fusão, ponto de ebulição e energia 
necessária para superar forças atrativas entre partículas 
(pressão de vapor, viscosidade, tensão superficial) 
 
8 
Forças Intermoleculares 
Importantes na solubilidade de gases, líquidos e sólidos 
 
 
Gás 
 
 
Massa Molar 
(g/mol) 
 
 
Solubilidade* 
(g gás/100 g H2O) 
 
 
H2 
 
 
2,01 
 
 
0,000160 
 
N2 
 
 
28,0 
 
 
0,000190 
 
 
O2 
 
 
32,0 
 
 
0,00434 
 
*20 oC 
 
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Forças Intermoleculares 
Cruciais na formação de estruturas moleculares 
de importância biológica 
 
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Origem das Forças Intermoleculares 
Gerados pela união não 
simétrica de átomos com 
diferentes eletronegatividades 
Dipolo permanente 
Dipolo nulo 
Forças eletrostáticas envolvendo cargas, dipolos permanentes 
e dipolos induzidos. 
Dipolo Permanente Dipolo Induzido 
Distorção da nuvem eletrônica de 
uma molécula (polarizável) por ação 
de carga, dipolo permanente ou 
proximidade a outra molécula 
 
11 
Interações Íon-Dipolo Permanente 
A água tem momento de dipolo permanente e pode interagir 
tanto com cátions quanto com ânions, dando origem 
a íons hidratados 
 
12 
Interações Íon-Dipolo Permanente 
A dissolução de sais metálicos em água decorre da hidratação 
dos cátions metálicos 
[Fe(H2O)6]
3+ 
[Co(H2O)6]
2+ 
[Ni(H2O)6]
2+ 
[Cu(H2O)6]
2+ 
[M(H2O)6]
n+ 
2dipoloíon r
z
E



 
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Interações Íon-Dipolo Permanente 
A atração entre dipolos permanentes e íons depende da carga do íon e 
da distância íon-dipolo e é medida pelo Hhidratação 
 
Mn+ + H2O → [M(H2O)x]
n+ 
-1922 kJ mol-1 -405 kJ mol-1 
-263 kJ mol-1 
Interações íon-dipolo são fortes para íons pequenos com carga elevada. 
Íons pequenos geram sais hidratados 
Na2CO3.10H2O x Cs2CO3 (anidro) 
O
H
H
+
-
• • • O
H
H
+
-
• • • O
H
H
+
-
• • •
Na
+Mg
2+
Cs
+
 
14 
Interações Dipolo-Dipolo 
Envolve moléculas polares com momento de dipolo permanente 
Depende da orientação espacial dos dipolos 
3bababadipolodipolo r
1
)sensencoscos2(
4
1
E 



 
15 
Interações Dipolo-Dipolo: 
Ponto de Ebulição 
Geralmente o PE de moléculas com dipolo permanente 
é maior que o verificado para apolares com similar massa molar 
 
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Ligações de Hidrogênio 
⇨Caso especial de interação dipolo- 
dipolo na qual a atração entre os 
dipolos é bem mais forte 
 
⇨ Um átomo receptor (A), que possua 
um par de elétrons isolado, pode 
interagir com um átomo doador (D) 
que carrega um hidrogênio ácido 
 
⇨ A e D tem que ser eletronegativos 
(N, F e O) 
 
⇨ A idéia de que o hidrogênio 
poderia ligar-se a 2 outros átomos 
surgiu em 1919-1920 com Lewis e 
Huggins. 
 
Parâmetros de descrição: 
distância D-H (r1) 
distância H-A (r2) 
ângulo  entre D-H-A 
 
17 
Ligações de Hidrogênio 
 
18 
Ligações de Hidrogênio 
D 
A 
A 
D 
D 
 
19 
Ligações de Hidrogênio 
 
20 
Ligações de Hidrogênio na Água 
Por que as ligações de hidrogênio entre moléculas 
de água são especialmente fortes? 
-0, 820 
0, 410 0, 410 
Alta polaridade da 
ligação O-H e a 
presença dos pares 
de elétrons no O 
 
21 
Ligações de Hidrogênio na Água 
Ligações de hidrogênio são responsáveis pela elevada 
capacidade calorífica da água (4,184 g/K mol) 
 
 
22 
Ligações de Hidrogênio no Gelo 
Gelo: retículo cristalino 
rígido 
Água: estrutura parcialmente 
ordenada. Ligações de H 
constantemente sendo 
formadas e rompidas 
 
23 
Ligações de Hidrogênio no Gelo 
Retículo cristalino 
aberto 
 
24 
Ligações de Hidrogênio 
 
25 
Estrutura do DNA Ligações de 
Hidrogênio 
 
26 
Estrutura do DNA Ligações de 
Hidrogênio 
 
27 
Interação Íon-Dipolo Induzido 
Ocorre quando um íon é introduzido em um meio contendo 
moléculas altamente polarizáveis (ex. Xe, I2) 
 
28 
Interações Dipolo Permanente - 
Dipolo Induzido 
⇨ Uma molécula A com dipolo permanente pode induzir um dipolo 
numa molécula B apolar que esteja próxima a ela 
 
⇨ A força desta interação vai depender da magnitude do momento 
de dipolo de A (A) e da polarizabilidade de B (aB) 
 
 
29 
Interações Dipolo Permanente - 
Dipolo Induzido 
Dissolução de I2 em etanol 
O 
H 
-  
+  
I-I 
R 
-  
+  
O 
H 
+  
-  
I-I 
R 
O álcool 
temporariamente 
cria ou INDUZ um 
dipolo em I2. 
 
30 
Interações Dipolo Permanente - 
Dipolo Induzido 
A energia de interação varia com o inverso da quarta potência da 
separação entre dipolo permanente-dipolo induzido 
polar apolar 
4didp r
1
E 

 
31 
Interações Dipolo Induzido-Dipolo Induzido 
Forças de Dispersão de London 
Interações fracas, que dependem da polarizabilidade 
das moléculas apolares 
Variam com o inverso da sexta 
potência da distância 
Também chamados de 
dipolos instantâneos 
6
21
London r
E
aa

 
32 
Interações Dipolo Induzido-Dipolo Induzido 
Forças de Dispersão de London 
Responsáveis pelo estado líquido do Br2 e sólido do I2 na CNTP 
 
33 
Dependem da polarizabilidade das moléculas apolares 
 
Composto 
 
 
Hvap (kJ mol-1) 
 
Ponto de Ebulição 
(oC) 
 
N2 
 
5,57 
 
-196 
 
O2 
 
28 
 
-183 
 
I2 
 
41,95 
 
184 
 
C6H6 (benzeno) 
 
30,7 
 
80 
Interações Dipolo Induzido-Dipolo Induzido 
Forças de Dispersão de London 
 
34 
Quanto maior a massa molar, maior a nuvem eletrônica, maior a 
polarizabilidade, mais forte a interação, maior o PE 
Interações Dipolo Induzido-Dipolo Induzido 
Forças de Dispersão de London 
6
2
London r
E
a

 
35 
Interações Dipolo Induzido-Dipolo Induzido 
Forças de Dispersão de London 
 
36 
Resumo de Forças 
Intermoleculares 
íon-íon 
íon-dipolo 
forças de dispersão 
de London 
dipolo-dipolo 
 
37 
Resumo de Forças 
Intermoleculares 
 
38 
Exercício- Explicar as diferenças nos pontos de ebulição 
dos compostos abaixo, apesar da similaridade de suas 
massas molares