Carla Meireles - Forças Intermoleculares

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Forças intermoleculares
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Propriedades físicas das substâncias :
Os gases são altamente compressíveis, assumem a forma e o volume do 
recipiente: 
As moléculas de gás estão separadas e não interagem muito entre si.
Os líquidos são quase incompressíveis, assumem a forma, mas não o volume 
do recipiente:
As moléculas de líquidos são mantidas mais próximas do que as 
moléculas de gases, mas não de maneira tão rígida de tal forma que as 
moléculas não possam deslizar umas sobre as outras.
Os sólidos são incompressíveis e têm forma e volume definidos:
As moléculas de sólidos estão mais próximas. As moléculas 
estão unidas de forma tão rígida que não conseguem deslizar 
facilmente umas sobre as outras.
Uma comparaUma comparaçção entreão entre
llííquidos e squidos e sóólidoslidos
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llííquidos e squidos e sóólidoslidos
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Uma comparaUma comparaçção entreão entre
llííquidos e squidos e sóólidoslidos
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A conversão de um gás em um líquido ou sólido requer que as 
moléculas se aproximem:
– resfriamento ou compressão.
A conversão de um sólido em um líquido ou gás requer que as 
moléculas se distanciem: 
– aquecimento ou redução da pressão.
As forças que mantêm os sólidos e líquidos unidos são denominadas 
Forças Intermoleculares.
Uma comparaUma comparaçção entreão entre
llííquidos e squidos e sóólidoslidos
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A ligação covalente que mantém uma molécula unida é uma força 
intramolecular.
A atração entre moléculas é uma força intermolecular.
Forças intermoleculares são muito mais fracas do que as forças 
intramoleculares (por exemplo, 16 kJ mol-1 versus 431 kJ mol-1
para o HCl). 
Quando uma substância funde ou entra em ebulição, forças 
intermoleculares são quebradas (não as ligações covalentes).
ForForçças intermolecularesas intermoleculares
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ForForçças intermolecularesas intermoleculares
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Forças íon-dipolo
A interação entre um íon e um dipolo (por exemplo, água).
A mais forte de todas as forças intermoleculares.
ForForçças intermolecularesas intermoleculares
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Forças dipolo-dipolo 
As forças dipolo-dipolo existem entre moléculas polares neutras.
As moléculas polares necessitam ficar muito unidas.
Mais fracas do que as forças íon-dipolo.
Há uma mistura de forças dipolo-dipolo atrativas e repulsivas 
quando as moléculas se viram.
Se duas moléculas têm aproximadamente a mesma massa e o 
mesmo tamanho, as forças dipolo-dipolo aumentam com o 
aumento da polaridade.
ForForçças intermolecularesas intermoleculares
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Forças dipolo-dipolo 
ForForçças intermolecularesas intermoleculares
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Forças dipolo-dipolo 
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Forças de dispersão de London
A mais fraça de todas as forças intermoleculares.
É possível que duas moléculas adjacentes neutras se afetem.
O núcleo de uma molécula (ou átomo) atrai os elétrons da molécula 
adjacente (ou átomo).
Por um instante, as nuvens eletrônicas ficam distorcidas.
Nesse instante, forma-se um dipolo (denominado dipolo 
instantâneo).
ForForçças intermolecularesas intermoleculares
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Forças de dispersão de London
Um dipolo instantâneo pode induzir outro dipolo instantâneo em 
uma molécula (ou átomo) adjacente.
As forças entre dipolos instantâneos são chamadas forças de 
dispersão de London.
ForForçças intermolecularesas intermoleculares
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Forças de dispersão de London
Polarizabilidade é a facilidade com que a distribuição de cargas em 
uma molécula pode ser distorcida por um campo elétrico externo.
Quanto maior é a molécula (quanto maior o número de elétrons) 
mais polarizável ela será.
As forças de dispersão de London aumentam à medida que a massa 
molecular aumenta.
Existem forças de dispersão de London entre todas as moléculas.
As forças de dispersão de London dependem da forma da molécula.
ForForçças intermolecularesas intermoleculares
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Forças de dispersão de London
Quanto maior for a área de superfície disponível para contato, 
maiores são as forças de dispersão.
As forças de dispersão de London entre moléculas esféricas são 
menores do que entre as moléculas lineares.
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Forças de dispersão de London
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Forças de dispersão de London
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Exercício 1 : Qual força intermolecular deve ser superada para:
a) Passar O2 líquido a gás
b) Fundir I2 sólido
c) Passar CH3I líquido a gás
d) Dissolver BaCl2
Exercício 2: Os momentos de dipolo da acetonitrila, CH3N, e do iodeto 
de metila, CH3I, são 3,9D e 1,62D, respectivamente.
a) Qual terá maior atração dipolo-dipolo?
b) Qual terá maior atração do tipo Dispersão de London?
c) Os pontos de ebulição de CH3N e CH3I são 354,8 K e 315,6 K, 
respectivamente. Qual substância tem maior força de atração 
como um todo
Exercício 3: Entre Br2, HCl, HBr e N2, qual é a mais provável de ter:
a) Forças de dispersão mais fortes
b) Forças atrativas dipolo-dipolo mais fortes
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Ligação de hidrogênio
Caso especial de forças dipolo-dipolo.
Os pontos de ebulição de compostos com ligações H-F, H-O e H-N 
são anomalamente altos.
Forças intermoleculares são anomalamente fortes.
ForForçças intermolecularesas intermoleculares
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Ligação de hidrogênio
A ligação de H necessita do H ligado a um elemento eletronegativo 
(mais importante para compostos de F, O e N).
– Os elétrons em H-X (X = elemento eletronegativo) encontram-
se muito mais próximos do X do que do H.
– O H tem apenas um elétron, dessa forma, na ligação H-X, o H 
δ+ apresenta um próton quase descoberto.
– Conseqüentemente, as ligações de H são fortes.
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Ligação de hidrogênio
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Ligação de hidrogênio
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Ligação de hidrogênio
As ligações de hidrogênio são responsáveis por:
– Flutuação do gelo
Os sólidos são normalmente mais unidos do que os líquidos;
Portanto, os sólidos são mais densos do que os líquidos.
O gelo é ordenado com uma estrutura aberta para otimizar a 
ligação H.
Conseqüentemente, o gelo é menos denso do que a água.
O gelo tem águas ordenadas em um hexágono regular aberto.
Cada δ+ H aponta no sentido de um par solitário no O.
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Ligação de hidrogênio
ForForçças intermolecularesas intermoleculares
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ForForçças intermolecularesas intermoleculares
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Viscosidade
Viscosidade é a resistência de um líquido em fluir.
Um líquido flui através do deslizamento das moléculas sobre outras.
Quanto mais fortes são as forças intermoleculares, maior é a 
viscosidade.
Propriedades dos lPropriedades dos lííquidosquidos
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Viscosidade
Propriedades dos lPropriedades dos lííquidosquidos
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Tensão superficial
Propriedades dos lPropriedades dos lííquidosquidos
As moléculas volumosas (aquelas no líquido) são igualmente 
atraídas pelas suas vizinhas.
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Tensão superficial
As moléculas da superfície são atraídas apenas para dentro no 
sentido das moléculas volumosas.
– Conseqüentemente, as moléculas da superfície estão mais 
densamente empacotadas do que as moléculas volumosas.
A tensão superficial é a energia necessária para aumentar a área 
superficial de um líquido.
As forças de coesão ligam as moléculas entre si.
As forças de adesão ligam as moléculas a uma superfície.
Propriedades dos lPropriedades dos lííquidosquidos
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Menisco é a forma da superfície do líquido. 
– Se as forças de adesão são maiores do que de coesão, a 
superfície dolíquido é atraída para o seu recipiente .O menisco 
tem formato de U .
– Se as forças de coesão são maiores do que as de adesão, o 
menisco é curvo para baixo.
Propriedades dos lPropriedades dos lííquidosquidos
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As moléculas da superfície são atraídas apenas para dentro no 
sentido das moléculas volumosas.
Sublimação: sólido → gás.
Vaporização: líquido → gás.
Derretimento ou fusão: sólido → líquido.
Deposição: gás → sólido.
Condensação: gás → líquido.
Congelamento: líquido → sólido.
MudanMudançças de fasesas de fases
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MudanMudançças de fasesas de fases
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Curvas de aquecimento
MudanMudançças de fasesas de fases
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Temperatura e pressão críticas
• Os gases são liquefeitos sob o aumento da pressão a uma 
temperatura.
• Temperatura crítica: a temperatura mínima para liquefação de um 
gás utilizando pressão.
• Pressão crítica: a pressão necessária para a liquefação.
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Temperatura e pressão críticas
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• Algumas das moléculas na superfície de um líquido têm energia 
suficiente para escaparem da atração do líquido volumoso.
• Essas moléculas se movimentam na fase gasosa.
• À medida que aumenta o número de moléculas na fase gasosa, 
algumas das moléculas atingem a superfície e retornam ao líquido.
• Após algum tempo, a pressão do gás será constante à pressão de 
vapor.
Pressão de vaporPressão de vapor
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Pressão de vaporPressão de vapor
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• Equilíbrio termodinâmico: o ponto em que tantas moléculas 
escapam da superfície quanto as que atingem.
• A pressão de vapor é a pressão exercida quando o líquido e o vapor 
estão em equilíbrio dinâmico.
Volatilidade, pressão de vapor e temperatura
• Se o equilíbrio nunca é estabelecido, então o líquido evapora.
• As substâncias voláteis evaporam rapidamente.
• Quanto mais alta for a temperatura, mais alta a energia cinética 
média, mais rapidamente o líquido evaporará.
Pressão de vaporPressão de vapor
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Pressão de vaporPressão de vapor
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Pressão de vapor e ponto de ebulição
• Os líquidos entram em ebulição quando a pressão externa se iguala 
à pressão de vapor.
• A temperatura do ponto de ebulição aumenta à medida que a 
pressão aumenta.
Pressão de vaporPressão de vapor
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Pressão de vapor e ponto de ebulição
• Duas maneiras de levar um líquido à ebulição: aumentar a 
temperatura ou diminuir a pressão.
– As panelas de pressão operam a alta pressão. A alta pressão o 
ponto de ebulição da água é mais alto do que a 1 atm. 
Conseqüentemente, há uma temperatura mais alta em que a 
comida é cozida, reduzindo o tempo necessário de cozimento.
• O ponto de ebulição normal é o ponto de ebulição a 760 mmHg (1 
atm).
Pressão de vaporPressão de vapor
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• Diagrama de fases: gráfico da pressão versus temperatura 
resumindo todos os equilíbrios entre as fases.
• Dada uma temperatura e uma pressão, os diagramas de fases nos 
dizem qual fase existirá.
• Qualquer combinação de temperatura e pressão que não esteja em 
uma curva representa uma fase única.
Diagrama de fasesDiagrama de fases
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Diagrama de fasesDiagrama de fases
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• Características de um diagrama de fases:
– Ponto triplo: temperatura e pressão nas quais todas as três fases 
estão em equilíbrio. 
– Curva de vapor-pressão: geralmente, à medida que a pressão 
aumenta, a temperatura aumenta.
– Ponto crítico: temperatura e pressão críticas para o gás.
– Curva de ponto de fusão: à medida que a pressão aumenta, a 
fase sólida é favorecida, se o sólido é mais denso do que o 
líquido.
– Ponto de fusão normal: ponto de fusão a 1 atm.
Diagrama de fasesDiagrama de fases
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Diagramas de fases de H2O e CO2
Diagrama de fasesDiagrama de fases
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Diagramas de fases de H2O e CO2
• Água:
– A curva do ponto de fusão inclina para a esquerda porque o 
gelo é menos denso do que a água.
– O ponto triplo ocorre a 0,0098°C e a 4,58 mmHg.
– O ponto de fusão (congelamento) é 0°C.
– O ponto de ebulição normal é 100°C.
– O ponto crítico é 374°C e 218 atm.
Diagrama de fasesDiagrama de fases
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Diagramas de fases de H2O e CO2
• Dióxido de carbono:
– O ponto triplo ocorre a -56,4°C e a 5,11 atm.
– O ponto de sublimação normal é -78,5°C. (A 1 atm, o CO2
sublima, ele não funde.)
– O ponto crítico ocorre a 31,1°C e a 73 atm.
Diagrama de fasesDiagrama de fases