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Interações Intermoleculares UNIVERSIDADE FEDERAL DO MARANHÃO CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE QUÍMICA Disciplina : Química Orgânica Profa Dra Júlia Karla Xavier Forças de London Área de superfície ➢ LIGAÇÕES DE HIDROGÊNIO (entre moléculas de H₂O) ➢ COESÃO (entre moléculas) e ADESÃO (com a superfície) ➢ FORÇAS DE LONDON ➢ DIPOLO-DIPOLO Perfumes com moléculas maiores (maior massa molar) evaporam mais devagar, e por isso “fixam” mais tempo na pele. LIGAÇÕES DE HIDROGÊNIO H----F, O e N Quando as superfícies estão bem próximas, essas forças de atração grudam uma na outra Forças intermoleculares Propriedades Físicas • Ponto de ebulição • Ponto de fusão • Solubilidade • Forças Íon-dipolo • Forças Dipolo-Dipolo • Ligações de Hidrogênio • Forças de dispersão de London A intensidade das forças intermoleculares em diferentes substâncias varia em uma grande faixa, mas elas são muito mais fracas que ligações covalentes É necessário menos energia para vaporizar um líquido ou fundir um sólido do que para quebrar ligações covalentes em moléculas. Interações Intermoleculares ➢ Para evaporar água líquida, você não quebra a molécula de H₂O — você só separa uma molécula da outra. Propriedades do líquidos → vapor: PONTO DE EBULIÇÃO Propriedades do sólidos → Líquidos:PONTO DE FUSÃO Refletem a intensidade das forças intermoleculares: ➢ Quanto mais forte as forças de atração, maior é a temperatura na qual o líquido entra em ebulição. ➢ O ponto de fusão aumenta à medida que as forças intermoleculares ficam mais fortes. Interações Intermoleculares ➢ London (muito fracas) ➢ Ponto de ebulição: –161 °C ➢ Gás à temperatura ambiente ➢ Ligações de hidrogênio (fortes) ➢ Ponto de ebulição: 100 °C ➢ Líquido à temperatura ambiente Em planetas como Urano e Netuno, onde faz muito frio, há metano líquido –162 °C o metano está líquido Interações intermoleculares Íon-dipolo Dipolo-dipolo Dipolo-dipolo induzido Dispersão de London Ligações de hidrogênio Forças de Van der Waals FORÇAS ÍON-DIPOLO ✓ Uma FORÇA ÍON-DIPOLO existe entre um íon e a carga parcial em certo lado de uma molécula polar. ➢ Moléculas polares: são dipolos. FORÇAS DIPOLO-DIPOLO Moléculas polares neutras se atraem quando o lado positivo de uma molécula está próximo do lado negativo da outra. ✓ Forças dipolo-dipolo são efetivas tão somente quando moléculas polares estão próximas. Interações Dipolo-Dipolo Quanto maior a diferença de eletronegatividade (maior é o momento dipolo) entre os átomos, mais forte é a ligação dipolo-dipolo Ocorre em moléculas que possuem: ➢Diferença de eletronegatividade ➢A formação de polos (δ⁺ e δ⁻) ➢Atração entre moléculas polares Substância Massa molecular Momento de dipolo (D) Ponto de ebulição (K) Propano, CH3CH2CH3 44 0,1 231 Éter dimetílico, CH3OCH3 46 1,3 248 Cloreto de metila, CH3Cl 50 1,9 249 Acetaldeído, CH3CHO 44 2,7 294 Acetonitrila, CH3CN 41 3,9 355 ✓ Massas moleculares, momentos de dipolo e pontos de ebulição de várias substâncias orgânicas comuns: FORÇAS DIPOLO-DIPOLO Massas moleculares = Aumento da polaridade Aumento da intensidade da Força intermolecular Interagem entre si apenas por forças de dispersão de London (forças fracas) Forças de dispersão de London (forças de London, dipolo instantâneo – dipolo induzido; Dipolo induzido – dipolo induzido) São interações intermoleculares FRACAS que ocorrem entre todas as partículas (átomos, íons e moléculas). Mas são as únicas forças em moléculas apolares, como CH₄, O₂, H₂... Essas forças são o resultado de flutuações temporárias na DISTRIBUIÇÃO DE ELÉTRONS ao redor dos núcleos atômicos, que criam dipolos instantâneos. Como todas as moléculas tem elétrons, podem a qualquer instante ficar desigualmente distribuídos. Essa separação de carga pode ser chamada de dipolo instantâneo ou dipolo temporário. uma extremidade fica ligeiramente negativa, e a outra, positiva Forças de dispersão de London (forças de London, dipolo instantâneo – dipolo induzido; Dipolo induzido – dipolo induzido) Como é medida a força dessa interação? A força de uma interação de London depende da polarizabilidade - facilidade com que a nuvem eletrônica pode ser distorcida para formar um dipolo instantâneo. Quanto maior número de elétrons, maior a chance de flutuação na nuvem eletrônica-> maior polarizabilidade CCl₄ entra em ebulição a 76 °C (muito mais alto que os 161,5 °C negativos do CH₄): isso permite dipolos instantâneos mais fortes, aumentando o ponto de ebulição. Tetracloro-metanoHexanoMetano À medida que aumenta o número de elétrons as forças de dispersão de London são MAIS FORTES, daí que, à temperatura ambiente o flúor e o cloro são GASES, o bromo é LÍQUIDO e o iodo é SÓLIDO. 9 F2 ; 17 Cl2 ; 35 Br2 ; 53 I2 Forças de dispersão de London (forças de London, dipolo instantâneo – dipolo induzido; Dipolo induzido – dipolo induzido) Suas nuvens eletrônicas ficam cada vez mais polarizáveis → maior atração → maior ponto de ebulição/fusão gás – 18 elétrons gás – 34 elétrons líquido – 70 elétrons sólido – 106 elétrons ❑ Em isômeros, quanto maior o número de ramificações, menor serão os PE e PF. Área de interação Como os dipolos são fracos e transitórios , eles dependem do contato entre moléculas – o que significa que as forças aumentam com a área da superfície . Forças de dispersão de London Mas quando se trata de um isômero? Para hidrocarbonetos e outras moléculas apolares que não possuem dipolos fortes, essas forças de dispersão são realmente as únicas forças de atração entre as moléculas. Os pontos de ebulição dos alcanos aumentam com o comprimento da cadeia. Isto se deve ao aumento da área superficial disponível para forças de dispersão Forças de dispersão de London (forças de London, dipolo instantâneo – dipolo induzido; Dipolo induzido – dipolo induzido) Dipolo – Dipolo Induzido POLAR APOLAR Essa força intermolecular temporária e fraca é suficiente para permitir que o oxigênio fique dissolvido na água, o que permite a respiração aquática dos peixes + H O H - + + H O + H + H O - + H - As interações dipolo-dipolo estabelecem-se entre moléculas polares Ligações de hidrogênio ➢ É a interação intermolecular mais intensa entre moléculas neutras. ➢ Responsável por ponto de ebulição alto da água. Tipo especial de LIGAÇÃO DIPOLO-DIPOLO que ocorre em entre moléculas polares que apresentam átomo de hidrogênio ligados á átomos muito eletronegativos como: FLÚOR, OXIGÊNIO ou NITROGÊNIO (FON). É o tipo de força intermolecular mais forte que há e ocorre em substâncias polares como: Ligações de hidrogênio H H H H OS O que condiciona a diferença no estado físico destas substâncias são as ligações de H que se estabelecem entre as moléculas de água. Entre moléculas de H2S não se estabelecem ligações de H. Gás ( 25º C ) Liquido ( 25 ºC ) Ligações de hidrogênio DIPOLO-DIPOLO + FORÇAS DE DISPERSÃO LIGAÇÕES DE HIDROGÊNIO Interações fracas e se rompem facilmente. Devido a fortes ligações intermoleculares (gás sulfídrico ou ácido sulfídrico) (Água) Interações Intermoleculares A diferença mais notável, porém, é que, apesar da semelhança dos momentos dipolares, o etanol tem um ponto de ebulição muito mais alto que o fluoroetano. Isso demonstra a atuação das LIGAÇÕES DE HIDROGÊNIO dipolo-dipolo Ligações de hidrogênioForças de London Slide 1: Interações Intermoleculares Slide 2 Slide 3 Slide 4: Interações Intermoleculares Slide 5: Interações Intermoleculares Slide 6: Interações intermoleculares Slide 7: FORÇAS ÍON-DIPOLO Slide 8: FORÇAS DIPOLO-DIPOLO Slide 9: Interações Dipolo-Dipolo Slide 10: FORÇAS DIPOLO-DIPOLO Slide 11 Slide 12 Slide 13 Slide 14: 9 F2 ; 17 Cl2 ; Slide 15 Slide 16 Slide 17 Slide 18 Slide 19 Slide 20 Slide 21 Slide 22 Slide 23