Cap. 07 -Forças Intermoleculares -Slide

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Prof. Antonio Gerson Bernardo da Cruz
UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA
QUÍMICA GERAL IC-348
FORÇAS 
INTERMOLECULARES
7
Comparação entre os estados da matéria
• Sólidos e líquidos são mais densos do que gases;
!O volume molar do estado sólido e líquido é muito 
menor do que o do estado gasoso
• Sólidos e líquidos tem densidades muito próximas;
!Sólidos são em geral um pouco mais densos;
"exceto o gelo;
• As moléculas no estado sólido e líquido interagem uma 
com as outras, já as moléculas gasosas não interagem 
devido às distâncias;
Liberdade de movimento
• As moléculas gasosas dispõem de total liberdade de movimentos.
!A energia cinética supera as forças atrativas entre as as 
moléculas;
• As moléculas em um sólido ocupam posições fixas, elas não 
podem se deslocar.
!Vibram e não possuem energia cinética suficiente para superar 
as forças atrativas;
• As moléculas em um líquido dispõem de liberdade limitada - elas 
podem se mover um pouco dentro da estrutura do líquido 
!Apresentam energia cinética suficiente para superar algumas 
das forças atrativas, mas não o suficiente para desligarem umas 
das outras.
Teoria Cinética - Molecular
• As propriedades de sólidos, líquidos e gases pode ser 
explicada com base na energia cinética das moléculas e 
as forças atrativas que atuam entre elas.
• A energia cinética dada por EC = 3/2kT fornecer 
liberdade de movimento às moléculas.
"Graus de liberdade = translaticional, rotacional, 
vibracional
• As forças atrativas tentam manter as moléculas unidas.
Estrutura gasosa
As moléculas dos gases, 
movem-se rapidamente em 
movimento retilíneo aleatório e 
livre de interações umas com 
as outras.
Explicando as propriedades dos 
sólidos
• As partículas em um sólido são agrupadas em posições 
fixas definidas.
!podem apenas vibrar
• O arranjo das partículas faz com que os sólidos sejam 
incompressíveis.
!Os sólidos mantenham o seu formato e volume quando 
colocados em um novo recipiente;
• A ausência de movimentos evitar também que as 
partícuas escoem ou se dispersem.
Sólidos
• Alguns sólidos apresentam um 
padrão de ordenamento geométrico 
em suas partículas – São chamados 
de sólidos cristalinos
!sais e diamantes
• Outros sólidos não apresentam 
padrão de ordenamento geométrico 
regular ao longo de sua estrutura – 
são chamados de sólidos amorfos
!plásticos e vidros
Explicando as propriedades dos 
líquidos
• Os líquidos apresentam maiores densidades 
do que os gases pois as moléculas interagem 
umas com as outras.
• Assumem a forma do recipiente pois as 
moléculas podem se movimentar apenas o 
suficiente para contornar as paredes do 
recipiente.
• Apresentam volume definido pois a limitação 
da liberdade de movimento evitam que as 
moléculas separem-se uma das outras.
Compressibilidade
Mudanças de fases
• Ocorrem devido à forças atrativas entre cargas opostas.
• As forças atrativas intermoleculares não são tão fortes 
quanto as intramoleculares;
• Estas forças intermoleculares são chamadas de forças de 
van der Waals.
!Interações dipolo–dipolo;
!Ligações de hidrogênio;
!Forças de dispersão de London;
• Respondem pela as propriedades físicas das substâncias.
Atrações intermoleculares
Tendências nas forças das atrações 
intermoleculares 
• Quanto mais forte as atrações, mais energia será necessária 
para separá-las
• Quanto maior o ponto de fusão e de ebulição de uma 
substância, mais fortes são as forças atrativas 
intermoleculares.
• Deve-se fornecer energia suficiente para superar as forças 
atrativas entre as moléculas.
Forças atrativas
+ - + -
 + - + -
+ +
+
+
_
_
_
_
+ + + + + + +
- - - - - - -
+
+ + +
+
-
- - -
-
• Quando íons de um composto iônico são atraídos pelos 
dipolos de moléculas polares;
• A magnitude da interação depente das cargas do íon (z), 
da força do dipolo (µ), e do inverso da distância r entre o 
íon e o dipolo:
E = zµ/r2
• A força da atração íon-dipolo é um dos principais fatores 
que determinam a solubilidade de compostos iônicos em 
água.
Atração íon-Dipolo
Atração íon-Dipolo
• Forças íon – dipolo induzido forças atrativas existente 
entre íons e moléculas não polares.
• Com a proximidade o íon induz um dipolo em uma 
molécula apolar.
- São responsáveis pela atração entre as moléculas de 
Fe2+ e O2 na corrente sanguínea.
• Forças dipolo – dipolo induzido forças atrativas 
existentes entre moléculas polares e moléculas apolares.
- São responsáveis pela solubilidade de gases (não 
polares) em água (polar).
Atração dipolo induzido
Forças atrativas dipolo-dipolo
• Quando a molécula apresenta um dipolo permanente.
!Polaridade molecular - momento de dipolo.
!Podem apresentar também dipolos induzidos.
• O dipolo permanente contribui para as forças de atração 
entre as moléculas.
!Elevando os pontos de ebulição e de fusão com relação 
à moléculas apolares com similar geometria e tamanho.
Forças atrativas dipolo-dipolo
Efeito da atração dipolo-dipolo sobre os 
pontos de ebulição e fusão
Efeito da atração dipolo-dipolo sobre os 
pontos de ebulição e fusão
Ligação de hidrogênio
• A ligação de hidrogênio ocorre quando um átomo 
muito eletronegativo interage com o hidrogênio;
• Ocorre em interações do tipo O-H, N-H, ou F-H
• Na formação de uma ligação de hidrogênio toda a 
densidade eletrônica do H é atraída para o átomo mais 
eletronegativo deixando o núcleo desprotegido;
• o próton exposto atua com forte centro de carga positiva, 
atraindo todas as nuvens eletrônicas das moléculas 
vizinhas;
Ligação de hidrogênio
Ligação de hidrogênio na água
Ligação de hidrogênio na água
Ligações de hidrogênio são responsáveis pela o fato da água 
sólida adotar uma estrutura cristalina aberta, fazendo com que 
seja menos densa do que a estrutura em estado líquido, por isso o 
gelo flutua sobre a água.
ao redor de uma molécula no sólido no líquido
Ligação de hidrogênio na água
relação entre a ligação de hidrogênio 
e atração intermolecular
Ligações de hidrogênio são responsáveis pelos altos pontos de 
ebulição da água, amônia e do fluoreto de hidrogênio que entram 
em ebulição a temperaturas superiores às esperadas para tais 
moléculas.
Forças de dispersão de London
• Flutuações na distribuição eletrônica de átomos e 
moléculas resultam em um dipolo temporário
• As forças atrativas resultantes destes dipolos momentâneos 
são chamadas de forças de dispersão de London;
• As forças de dispersão ocorrem entre todas as moléculas, 
porém são as únicas forças que existem entre moléculas 
apolares;
• À medida que um dipolo temporário é estabelecido em 
uma molécula, esta induz um dipolo em todas as moléculas 
vizinhas.
Forças de dispersão de London
A magnitude do dipolo induzido
• A magnitude das forças de dispersão em uma molécula 
depende de sua polarizabilidade, ou seja o quão fácil a sua 
nuvem eletrônica pode ser distorcida.
" Moléculas pequenas e átomos leves tem poucos elétrons e 
estes estão fortememente ligados - menos polarizável - 
menor é a força de dispersão.
" Moléculas grandes e átomos pesados tem muitos ellétrons e 
estes estão distantes do núcleo - mais polarizáveis - maior é 
a força de dispersão. 
• A geometria da molécula
!Quanto maior a superfície de contato = maior o dipolo 
induzido = mais fortes as atrações
Efeito do tamanho molecular sobre as 
forças de dipersão
Os gases nobres são 
todos apolares.
À medida que a massa 
aumenta, o número de 
elétrons aumenta. logo 
as forças de atração de 
dispersão aumentam.
Quanto mais forte as 
forças atrativas entreas 
moléculas, maior será o 
ponto de ebulição.
Propriedades de moléculas apolares de alcanos de 
cadeia linear
Ponto de ebulição para n-Alcanos
Efeito da forma molecula sobre a 
magnitude das forças de dispersão
Efeito da forma molecula sobre a 
magnitude das forças de dispersão
Atração dipolo induzido
Forças atrativas e solubilidade
• A solubilidade depende das forças atrativas entre o soluto 
e as moléculas do solvente;
- Semelhante dissolve semelhante;
• Substâncias polares dissolvem-se em solventes polares;
- Grupos hidrofílicos = OH, CHO, C=O, COOH, NH2, 
Cl
• Moléculas apolares dissolvem-se em solventes apolares;
- grupos hidrofóbicos = C-H, C-C;
• Algumas moléculas apresentam tanto partes apolares 
quanto polares;
Líquidos imiscíveis
Solventes polares
Solventes apolares
n-hexano
tolueno
tetracloreto de carbono
• No estado líquido as moléculas experimentam fortes forças 
atrativas intermoleculares;
• Forças coesivas - forças entre moléculas do mesmo tipo; 
• Forças adesivas - forças atrativas são entre moléculas 
diferentes;
Consequencias das forças 
intermoleculares
• Em um líquido, as moléculas situadas no interior do líquido 
são atraídas em todas as direções enquanto que as moléculas 
da superfície do líquido, sofrem apenas atração lateral e 
inferior.
Consequencias das forças 
intermoleculares
• A tensão superficial (γ) é tipicamente 
medida em J/m2, a força em joules 
requerida para romper um filme de área 1 
m2.
Consequencias das forças 
intermoleculares
• Tensão superficial (γ) representa um fenômeno que faz com 
que a camada superficial de um líquido se comporte como 
uma membrana elástica. 
• É causada pelas forças de coesão entre moléculas 
semelhantes, cuja resultante vetorial é diferente na interface.;
1. Por quê se usa água quente para lavar?
2. Barracas e capas de nailon são relativamente à prova d'água?
3. A icterícia representa uma síndrome caracterizada pela 
coloração amarelada de pele e mucosas devido a uma 
acumulação de bilirrubina no organismo. 
A tensão superficial da urina normal é de 66 dinas/cm2; com a 
presença da bilirrubina (bílis) cai abaixo de 55 dinas/cm2. 
O teste Hay, consiste em espalhar enxofre em pó na superfície 
da urina. Se estiver normal ele flutuará, mas se afundar a tensão 
superficial é abaixada pela bílis.
Consequencias das forças 
intermoleculares
Consequencias das forças 
intermoleculares
Tensoativos (surfatantes)
• Os desinfetantes são usualmente soluções de tensão superficial 
baixas. 
• Atuam rompendo as ligações de hidrogênio na superfície da 
água aumentando a sua habilidade de molhar outras 
substâncias.
Consequencias das forças 
intermoleculares
• As moléculas de surfatante apresentam um cabeça hidrofílica 
(polar/iônica) e uma cauda hidrofóbica (apolar);
• um parte da molécula é atraída pela água, mas a maior parte 
dela não é;
• A cauda apolar tende a coagular para formar um estrutura 
esférica chamada de micela;
• A maioria das sujeiras e graxas são moléculas apolares – 
difíceis de se remover com água;
• As moléculas do surfatante formam micelas ao redor das 
partículas de óleo com a parte polar apontada para fora;
• Deste modo a micela é atraída pela água e permanece 
suspensa;
Consequencias das forças 
intermoleculares
caudas apolares
cabeça 
polar/iônica
Estearato de sódio
cabeça 
iônica
água
cauda apolar
Consequencias das forças 
intermoleculares
caudas apolares
cabeça 
iônica
água
Consequencias das forças 
intermoleculares
• Ação capilar é a habilidade de um líquido em subir um tubo 
fino contra a influência da gravidade;
– Quanto mais estreito for o tubo, mais alto o líquido sobre;
• A ação capilar é o resultado de forças coesivas e adesivas 
trabalhando em conjunto;
Consequencias das forças 
intermoleculares
O menisco no mercúrio tem forma de 
domo pois as forças coesivas entre os 
átomos de mercúrio são mais fortes 
do que as forças adesivas entre o 
mercúrio e o vidro.
O menisco na água tem forma de U 
pois as forças adesivas entre a água e 
o vidro são mais fortes do que as 
forças coesivas entre as moléculas de 
água.
Consequencias das forças 
intermoleculares
• A viscosidade é a medida da resistência de um líquido ao 
escoamento; 
• Está relacionada com a facilidade com que as moléculas 
movem-se em um líquido ou seja, com as forças 
intermoleculares presentes.
• Substâncias compostas de moléculas pequenas e não polares 
tais como o pentano e benzeno, têm baixa viscosidade (forças 
atrativas fracas)
• Substâncias compostas de moléculas polares tais como o 
glicerol, tem alta viscosidade (altas forças atrativas)
• A viscosidade de um líquido diminui com o aumento da 
temperatura.
Consequencias das forças 
intermoleculares
A unidade de medida de viscosidade é o poise (P)
!1 poise = 1 P = 1 g/cm·s
!normalmente dada em centipoise, cP
Consequencias das forças 
intermoleculares
Existem
íon
presentes?
Existem moléculas 
polares presentes?
Existem moléculas 
polares presentes?
existem átomos de H
 ligados a átomos 
de N, O e F?
Forças 
de dispersão 
de London
Forças 
dipolo-dipolo
Ligações de 
hidrogênio
Forças
íon-dipolo
Ligações
iônicas
Sim
Sim
Sim
Sim
Não
Não
Não
Não
Forças de Van der Waals
Aumento da força de interação