Interações intermoleculares

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10/16/2023
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Disciplina: Química Geral
2020202020202020
Universidade Federal de Minas GeraisUniversidade Federal de Minas GeraisUniversidade Federal de Minas GeraisUniversidade Federal de Minas Gerais
Instituto de Ciências Exatas Instituto de Ciências Exatas Instituto de Ciências Exatas Instituto de Ciências Exatas 
Departamento de Química Departamento de Química Departamento de Química Departamento de Química 
Interações IntermolecularesInterações IntermolecularesInterações IntermolecularesInterações Intermoleculares
2022202220222022
Forças intermolecularesForças intermolecularesForças intermolecularesForças intermoleculares 2222
 ---- As forças intermoleculares são responsáveis por muitas propriedades dos compostos.
Cloro, CICloro, CICloro, CICloro, CI2 2 2 2 Bromo, BrBromo, BrBromo, BrBromo, Br2 2 2 2 Iodo, IIodo, IIodo, IIodo, I2222
Estado físico das substâncias Estado físico das substâncias Estado físico das substâncias Estado físico das substâncias 
ViscosidadeViscosidadeViscosidadeViscosidade
Tensão superficialTensão superficialTensão superficialTensão superficial
SolubilidadeSolubilidadeSolubilidadeSolubilidade
Forças intermolecularesForças intermolecularesForças intermolecularesForças intermoleculares 3333
♦ InteraçõesInteraçõesInteraçõesInterações intramolecularesintramolecularesintramolecularesintramoleculares:::: são as interações que existem dentro de uma molécula.
♦ InteraçõesInteraçõesInteraçõesInterações intermolecularesintermolecularesintermolecularesintermoleculares:::: são as interações que ocorrem entre diferentes moléculas.
Forças intermolecularesForças intermolecularesForças intermolecularesForças intermoleculares 4444
Ligação Força
Magnitude 
(kJ mol-1)
Intramolecular
Iônica
Covalente
∼ 100-1000
∼ 100-800
Intermolecular
Íon-dipolo
Dipolo-dipolo
Dispersão
Ligação de H
∼ 10-100
∼ 0,1-15
∼ 0,1-4
∼ 5-40
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Forças intermolecularesForças intermolecularesForças intermolecularesForças intermoleculares 5555
 ---- A força envolvida nas interações intermoleculares é fundamentalmente eletrostáticaeletrostáticaeletrostáticaeletrostática.
 1111)))) Interação íon-dipolo;
 2222)))) Interação dipolo-dipolo;
 3333)))) Interação dipolo-dipolo induzido;
 4444)))) Interação dipolo intantâneo-dipolo induzido;
 5555)))) Ligação de hidrogênio.
Dipolos molecularesDipolos molecularesDipolos molecularesDipolos moleculares 6666
 ---- Moléculas polares possuem um dipolo permanente.
H H
O
Cl
H H H
C
HHHH2222OOOO
CHCHCHCH3333ClClClCl
Dipolo permanente: Dipolo permanente: Dipolo permanente: Dipolo permanente: µµµµ ≠≠≠≠ 0000
Interação íonInteração íonInteração íonInteração íon----dipolodipolodipolodipolo 7777
♦ InteraçõesInteraçõesInteraçõesInterações íoníoníoníon----dipolodipolodipolodipolo:::: ocorrem entre íons e moléculas polares (dipolos permanentes).
InteraçãoInteraçãoInteraçãoInteração íoníoníoníon----dipolodipolodipolodipolo:::: A força íon-dipolo ocorre devido a interação entre um íon e uma carga parcial
oposta existente em uma molécula polar. A interação íon-dipolo é verificada na solubilidade de
compostos iônicos em solventes polares.
Interação íonInteração íonInteração íonInteração íon----dipolodipolodipolodipolo 8888
♦ InteraçõesInteraçõesInteraçõesInterações íoníoníoníon----dipolodipolodipolodipolo::::
Z: carga do íon
µ: magnitude do dipolo
r: distância
Cátion Raio do íon (pm) Entalpia de hidratação (kJ mol-1)
Li+ 78 −515
Na+ 98 −405
K+ 133 −321
Rb+ 149 −296
Cs+ 165 −263
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Interação dipoloInteração dipoloInteração dipoloInteração dipolo----dipolodipolodipolodipolo 9999
♦ InteraçõesInteraçõesInteraçõesInterações dipolodipolodipolodipolo----dipolodipolodipolodipolo:::: ocorrem entre moléculas polares (dipolos permanentes).
InteraçãoInteraçãoInteraçãoInteração dipolodipolodipolodipolo----dipolodipolodipolodipolo:::: A força dipolo-dipolo ocorre devido a interação entre cargas parciais
existentes em moléculas polares.
CHCHCHCH3333CN líquidoCN líquidoCN líquidoCN líquido CHCHCHCH3333CN sólidoCN sólidoCN sólidoCN sólido
Interação dipoloInteração dipoloInteração dipoloInteração dipolo----dipolodipolodipolodipolo 10101010
♦ InteraçõesInteraçõesInteraçõesInterações dipolodipolodipolodipolo----dipolodipolodipolodipolo::::
µ: magnitude do dipolo
r: distância
 ---- A interação dipolo-dipolo é mais fraca que a íon-dipolo;
 ---- Para moléculas de tamanho e massa semelhantes, a
força das interações intermoleculares aumenta com o
aumento da polaridade das moléculas.
Substância
Massa molar 
(g/mol)
Momento de 
dipolo, µµµµ (D)
Ponto de 
ebulição (K)
CH3CH2CH3 44 0,1 231
CH3OCH3 46 1,3 248
CH3Cl 50 1,9 249
CH3CHO 44 2,7 294
CH3CN 41 3,9 355gásgásgásgáslíquidolíquidolíquidolíquido
Interação dipoloInteração dipoloInteração dipoloInteração dipolo----dipolo induzidodipolo induzidodipolo induzidodipolo induzido 11111111
♦ InteraçõesInteraçõesInteraçõesInterações dipolodipolodipolodipolo----dipolodipolodipolodipolo induzidoinduzidoinduzidoinduzido:::: ocorrem entre um dipolo permanente de uma
molécula polar e um dipolo induzido em uma molécula não-polar.
HHHH2222OOOO
PolarPolarPolarPolar
OOOO2222
NãoNãoNãoNão----polarpolarpolarpolar
DipoloDipoloDipoloDipolo Dipolo Dipolo Dipolo Dipolo 
induzidoinduzidoinduzidoinduzido
Interação dipoloInteração dipoloInteração dipoloInteração dipolo----dipolo induzidodipolo induzidodipolo induzidodipolo induzido 12121212
♦ InteraçõesInteraçõesInteraçõesInterações dipolodipolodipolodipolo----dipolodipolodipolodipolo induzidoinduzidoinduzidoinduzido::::
µ: magnitude do dipolo
α: polarizabilidade da molécula não-polar
r: distância
Substância
Massa molar 
(g/mol)
Solubilidade a 20 °C 
(g do gás/100g de H2O)
H2 2,01 0,000160
N2 28,0 0,00190
O2 32,0 0,00434
SolubilidadeSolubilidadeSolubilidadeSolubilidade dededede algunsalgunsalgunsalguns gasesgasesgasesgases emememem águaáguaáguaágua
DipoloDipoloDipoloDipolo Dipolo Dipolo Dipolo Dipolo 
induzidoinduzidoinduzidoinduzido
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Interação dipolo instantâneoInteração dipolo instantâneoInteração dipolo instantâneoInteração dipolo instantâneo----dipolo induzidodipolo induzidodipolo induzidodipolo induzido 13131313
♦ InteraçõesInteraçõesInteraçõesInterações dipolodipolodipolodipolo instantâneoinstantâneoinstantâneoinstantâneo----dipolodipolodipolodipolo induzidoinduzidoinduzidoinduzido (Forças(Forças(Forças(Forças dededede dispersãodispersãodispersãodispersão dededede LondonLondonLondonLondon))))::::
ocorrem quando um dipolo instantâneo de uma molécula induz um dipolo em uma outra
molécula.
14141414Interação dipolo instantâneoInteração dipolo instantâneoInteração dipolo instantâneoInteração dipolo instantâneo----dipolo induzidodipolo induzidodipolo induzidodipolo induzido
♦ InteraçõesInteraçõesInteraçõesInterações dipolodipolodipolodipolo instantâneoinstantâneoinstantâneoinstantâneo----dipolodipolodipolodipolo induzidoinduzidoinduzidoinduzido::::
α: polarizabilidade da molécula
r: distância
Halogênio
Massa molar 
(g/mol)
Ponto de 
ebulição (K)
Gás 
nobre
Massa molar 
(g/mol)
Ponto de 
ebulição (K)
F2 38,0 85,1 He 4,0 4,6
Cl2 71,0 238,6 Ne 20,2 27,3
Br2 159,8 332,0 Ar 39,9 87,5
I2 253,8 457,6 Kr 83,8 120,9
--- --- --- Xe 131,3 166,1
 ---- A polarizabilidade tende a aumentar com o aumento do número de elétrons/tamanho do
átomo ou molécula
15151515Interação dipolo instantâneoInteração dipolo instantâneoInteração dipolo instantâneoInteração dipolo instantâneo----dipolo induzidodipolo induzidodipolo induzidodipolo induzido
 ---- As formas espaciais também influenciam nas magnitudes das forças de dispersão de
London.
nnnn----pentanopentanopentanopentano
CCCC5555HHHH12121212
TTTTebulebulebulebul.... = 309,4 K= 309,4 K= 309,4 K= 309,4 K
2,22,22,22,2----dimetilpropanodimetilpropanodimetilpropanodimetilpropano
CCCC5555HHHH12121212
TTTTebulebulebulebul.... = 292,7 K= 292,7 K= 292,7 K= 292,7 K
16161616Ligaçãode hidrogênioLigação de hidrogênioLigação de hidrogênioLigação de hidrogênio
 ---- A ligação de hidrogênio é um caso especial de interação dipolo-dipolo;
 ---- Ocorre quando um átomo de H está ligado a um átomo pequeno e fortemente
eletronegativo (ex: N, O, F);
 ---- A carga parcial positiva relativamente grande no H interage fortemente com elétrons
disponíveis em outro átomo.
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Ligação de hidrogênioLigação de hidrogênioLigação de hidrogênioLigação de hidrogênio 17171717
Ligação de hidrogênioLigação de hidrogênioLigação de hidrogênioLigação de hidrogênio
 ---- Possui caráter direcional. É mais forte quanto mais
próximo o ângulo O−H…………O for próximo de 180°;
 ---- É a interação intermolecular mais forte, podendo
chegar a ter 10% da energia de uma ligação covalente;
 ---- Em algumas moléculas ela predomina, mesmo no
estado gasoso.
♦ LigaçãoLigaçãoLigaçãoLigação dededede hidrogêniohidrogêniohidrogêniohidrogênio::::
Ligação de hidrogênioLigação de hidrogênioLigação de hidrogênioLigação de hidrogênio 18181818
ImagemImagemImagemImagem dededede microscopiamicroscopiamicroscopiamicroscopia dededede forçaforçaforçaforça atômicaatômicaatômicaatômica dededede ligaçõesligaçõesligaçõesligações dededede hidrogêniohidrogêniohidrogêniohidrogênio visualizadasvisualizadasvisualizadasvisualizadas emememem quinonasquinonasquinonasquinonas:::: A
ligação de hidrogênio possui uma porcentagem de caráter covalente.
Ligação de hidrogênioLigação de hidrogênioLigação de hidrogênioLigação de hidrogênio 19191919
PontoPontoPontoPonto dededede ebuliçãoebuliçãoebuliçãoebulição (PE)(PE)(PE)(PE) paraparaparapara hidretoshidretoshidretoshidretos molecularesmolecularesmolecularesmoleculares dededede elementoselementoselementoselementos dodododo blocoblocoblocobloco pppp:::: De forma geral, o PE em
um mesmo grupo aumenta com o aumento da massa molar. Porém, um comportamento contrário
é observado para H2O, HF e NH3, devido à presença de ligações de hidrogênio.
Propriedades relacionadas às interações intermolecularesPropriedades relacionadas às interações intermolecularesPropriedades relacionadas às interações intermolecularesPropriedades relacionadas às interações intermoleculares 20202020
♦ FormaçãoFormaçãoFormaçãoFormação dededede soluçõessoluçõessoluçõessoluções::::
 ---- Fatores devem ser considerados na formação de uma solução:
 1111)))) Interações soluto-soluto;
 2222)))) Interações solvente-solvente;
 3333)))) Interações soluto-solvente. MisturaMisturaMisturaMistura espontâneaespontâneaespontâneaespontânea entreentreentreentre doisdoisdoisdois gasesgasesgasesgases:::: Dois gases sempre
irão se misturar espontaneamente, formando uma
solução.
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Formação de soluçõesFormação de soluçõesFormação de soluçõesFormação de soluções 21212121
FormaçãoFormaçãoFormaçãoFormação dededede umaumaumauma soluçãosoluçãosoluçãosolução:::: Quando solvente e soluto se
misturem homogeneamente de forma espontânea, as
interações soluto-soluto e solvente-solvente são rompidas
e novas interações soluto-solvente são formadas.
∆∆∆∆HHHHdissoldissoldissoldissol.... = = = = ∆∆∆∆HHHH1111 + + + + ∆∆∆∆HHHH2222 + + + + ∆∆∆∆HHHH3333
Entalpia de dissolução (Entalpia de dissolução (Entalpia de dissolução (Entalpia de dissolução (∆∆∆∆HHHHdissoldissoldissoldissol....): ): ): ): 
Entropia (S):Entropia (S):Entropia (S):Entropia (S):
Exotérmica ou endotérmica
Formação de soluçõesFormação de soluçõesFormação de soluçõesFormação de soluções 22222222
ForçasForçasForçasForças intermolecularesintermolecularesintermolecularesintermoleculares envolvidasenvolvidasenvolvidasenvolvidas nananana formaçãoformaçãoformaçãoformação dededede diferentesdiferentesdiferentesdiferentes soluçõessoluçõessoluçõessoluções....
Dissolução de um salDissolução de um salDissolução de um salDissolução de um sal 23232323
DissoluçãoDissoluçãoDissoluçãoDissolução dededede NaClNaClNaClNaCl emememem águaáguaáguaágua:::: Quando NaCl é adicionado em água, as interações de hidrogênio na
água são quebradas e novas interações Na+ … δ−OH2 e Cl− … δ+H2O são formadas. Em seguida, o
NaCl se dissocia e os íons são hidratados pelas moléculas de água.
Semelhante dissolve semelhanteSemelhante dissolve semelhanteSemelhante dissolve semelhanteSemelhante dissolve semelhante 24242424
 ---- Água (polarpolarpolarpolar) e etanol (polarpolarpolarpolar) formam misturas homogêneas.
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Semelhante dissolve semelhanteSemelhante dissolve semelhanteSemelhante dissolve semelhanteSemelhante dissolve semelhante 25252525
 ---- Água (polarpolarpolarpolar) e gasolina (apolarapolarapolarapolar) não se misturam: as interações entre as moléculas de
água são muito mais intensas que as interações entre a água e o hidrocarboneto.
Hidrocarboneto
Propriedade dos líquidosPropriedade dos líquidosPropriedade dos líquidosPropriedade dos líquidos 26262626
♦ ViscosidadeViscosidadeViscosidadeViscosidade:::: propriedade que caracteriza a resistência de um líquido ao escoamento.
Líquido Viscosidade (N s/m2)
Acetona (C3H6O) 3,16 x 10−4
Água (H2O) 1,01 x 10−3
Benzeno (C6H6) 6,25 x 10−4
Etanol (C2H5OH) 1,20 x 10−3
Éter dietílico (C2H5OC2H5) 2,33 x 10−4
Glicerol (C3H8O3) 1,49
Mercúrio (Hg) 1,55 x 10−3
Sangue 4 x 10−3
Tetracloreto de carbono (CCl4) 9,69 x 10−4
ViscosidadeViscosidadeViscosidadeViscosidade dededede algunsalgunsalgunsalguns líquidoslíquidoslíquidoslíquidos comunscomunscomunscomuns aaaa 20202020 °°°°CCCC
GlicerolGlicerolGlicerolGlicerol
Propriedade dos líquidosPropriedade dos líquidosPropriedade dos líquidosPropriedade dos líquidos 27272727
♦ CapilaridadeCapilaridadeCapilaridadeCapilaridade:::: a tendência que os líquidos apresentam de subir em tubos finos (capilares)
devido a interações intermoleculares entre o tubo e o líquido.
 ---- Forte interação entre a superfície do vidro e
as moléculas de água (menisco côncavo);
 ---- Força de coesão entre os átomos de
mercúrio são mais intensas que a atração
entre a superfície do vidro e o líquido
(menisco convexo).
Propriedade dos líquidosPropriedade dos líquidosPropriedade dos líquidosPropriedade dos líquidos 28282828
♦ TensãoTensãoTensãoTensão superficialsuperficialsuperficialsuperficial:::: Efeito físico que faz com a que a camada superficial de um líquido
venha se comportar como uma membrana elástica.
 ---- Uma molécula no interior de um líquido experimenta forças atrativas em todas as
direções, enquanto uma molécula na superfície experimenta uma força resultante na
direção do corpo do líquido.
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Ligações de hidrogênio e densidade da águaLigações de hidrogênio e densidade da águaLigações de hidrogênio e densidade da águaLigações de hidrogênio e densidade da água 29292929
TemperaturaTemperaturaTemperaturaTemperatura ((((°°°°C)C)C)C)
D
e
n
si
d
ad
e
D
e
n
si
d
ad
e
D
e
n
si
d
ad
e
D
e
n
si
d
ad
e
(g
/
(g
/
(g
/
(g
/ m
L
m
L
m
L
m
L )) ))
♦ ComportamentoComportamentoComportamentoComportamento anômaloanômaloanômaloanômalo dadadada águaáguaáguaágua::::
Interações intermoleculares e os estados da matériaInterações intermoleculares e os estados da matériaInterações intermoleculares e os estados da matériaInterações intermoleculares e os estados da matéria 30303030
Interações intermoleculares e os estados da matériaInterações intermoleculares e os estados da matériaInterações intermoleculares e os estados da matériaInterações intermoleculares e os estados da matéria 31313131
Cloro, CICloro, CICloro, CICloro, CI2 2 2 2 Bromo, BrBromo, BrBromo, BrBromo, Br2 2 2 2 Iodo, IIodo, IIodo, IIodo, I2222
Halogênio
Massa molar 
(g/mol)
Ponto de 
ebulição (K)
F2 38,0 85,1
Cl2 71,0 238,6
Br2 159,8 332,0
I2 253,8 457,6
 ---- Quanto maior a massa molar, maior a
polarizabilidade da molécula e, portanto,
maior a força de dispersão.
ReferênciasReferênciasReferênciasReferências 32323232
♦ ATKINS, P.; JONES, L.; LAVERMAN, L. PrincípiosPrincípiosPrincípiosPrincípios dededede químicaquímicaquímicaquímica:questionando a vida moderna e o meio
ambiente. 7. ed. Porto Alegre: Bookman, 2018. 1094 p.
♦ BROWN , T. L. et al. QuímicaQuímicaQuímicaQuímica.... A Ciência Central. 13. ed. São Paulo: Pearson, 2016. 1216 p.
♦ CHANG, R. QuímicaQuímicaQuímicaQuímica GeralGeralGeralGeral. Conceitos Essenciais. 4° Ed. Porto Alegre: McGrawHill, 2007. 778 p.