FOR+çAS INTERMOLECULARES

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Universidade de Brasília 
Instituto de Química 
Prof. João Batista 
Introdução à química de estado sólido 
 
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Sólidos, Líquidos e Forças intermoleculares 
 
 
#Fases da matéria 
 
 Fase é qualquer forma na qual a matéria pode existir, sólido, líquido, gás, plasma, 
dependendo da temperatura e da pressão. É a parte homogênea de um sistema. 
 
 A compressibilidade de líquidos e sólidos, a mudança do volume devido a mudança 
da pressão é muito pequena, comparada com gases. 
 
 Se a amostra acima de N2 for evaporada, 25oC e 1atm, então irá ocupar um 
recipiente de volume maior que 200L. A condensação das moléculas de N2 é devida as 
forças intermoleculares. 
 
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#Momento dipolar 
 
 Moléculas polares experimentam uma força com relação a um campo elétrico, o 
qual tende a alinhar de acordo com o campo. Numa molécula polar a densidade eletrônica 
é distorcida. Quando um campo elétrico é criado por um par de terminais carregados, o 
lado negativo da molécula será atraído pelo terminal positivo e o lado positivo da molécula 
pelo terminal negativo. 
 
 A extensão com que as moléculas se alinham com o campo depende do chamado 
momento dipolar, m, o qual é definido com o produto da magnitude das cargas parciais 
(d+ e d-) e a distância que separa as cargas. A unidade SI do momento dipolar é o 
Coulomb-metro, e a unidade mais utilizada é o Debye (D), onde 1D=3,34x10-30C.m). 
 
 
 
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#interações entre íons e moléculas com momento dipolar permanente 
 
 
 
 
 A força da atração íon-dipolo irá depender de alguns fatores: 
- A distância entre o íon e o dipolo, quanto mais próximo maior a atração 
- A carga do íon, quanto maior a carga do íon maior será a atração 
- A magnitude do dipolo permanente, quanto maior o momento dipolar maior a atração. 
 
Exemplo: A água é uma molécula polar. Então se a molécula de água encontra um íon 
haverá uma força de atração. 
 
 Quando cargas positivas e negativas são atraídas, energia é liberada na formação 
do produto da ligação iônica. 
 
 Íons metálicos ligados a moléculas de água são ditos hidratados. A energia para 
este processo é chamada de calor ou entalpia de hidratação. Para o caso de um 
solvente genérico, temos a entalpia de solvatação. 
 
 No caso da interação íon-dipolo a energia depende da distância e da carga do íon, 
variando com 1/d2. 
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 H+ -1090 (H3O)+, íon hidrônio 
Mg2+ 86pm -1922kJ/mol 
- tamanho da carga iônica. 
 
 
 
#Interações entre moléculas de momento dipolar permanente 
 
 Quando moléculas polares encontram outras moléculas polares, pode ocorrer 
interação, o lado positivo atrai o negativo e vice-versa. Em geral, energia é liberada nesta 
interação. 
 
Íon sódio envolvido por moléculas de água, devido a 
interação íon-dipolo. 
Mg2+ tem maior carga e menor raio iônico, portanto a 
energia de hidratação será muito mais negativa. 
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#Ligação de Hidrogênio 
 
 Quando temos um átomo de 
hidrogênio ligado a um átomo X 
eletronegativo, a interação entre o dipolo 
da ligação H-X e as moléculas polares é 
maior que o esperado para atrações 
comuns de dipolo-dipolo. Essa forte 
atração é denominada de Ligação de 
Hidrogênio. 
 
 Vejamos as eletronegatividades: 
N(3,0) O(3,5) e F(4,0), essas são as 
maiores eletronegatividades, enquanto 
que H é 2,1. Portanto, as ligações 
covalentes H-N, HF, e HO são as mais 
polares. 
 
 As moléculas de dimetil éter e etanol 
têm a mesma massa molecular e 
momentos dipolares próximos. 
Entretanto, os seus pontos de fusão e 
ebulição são bastante diferentes, como 
mostra a tabela abaixo. 
 Momento 
dipolar 
(D) 
Ponto 
de fusão 
(oC) 
Ponto 
de 
ebulição 
(oC) 
Etanol, 
C2H5-OH 
1,69 -114,1 78,29 
Dimetil éter, 
CH3-O-CH3 
1,30 -141,5 -24,8 
 
 Esta variedade de temperaturas de fusão e ebulição pode ser entendida da seguinte 
forma. Quando líquidos entram em ebulição, forças intermoleculares têm que ser 
Condensação do HCl, uma molécula polar, 
com o abaixamento da temperatura (-85oC) as 
interações dipolo-dipolo superam as forças 
repulsivas. 
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rompidas para que as moléculas se separem. Portanto, podemos concluir do fato de que 
as temperaturas de fusão e ebulição são maiores no etanol do que no éter, significa que 
as forças intermoleculares no etanol são maiores que no dimetil éter. O etanol tem 
ligações O-H portanto podemos encontras ligações de hidrogênio em etanol. 
 
 
 
 Se extrapolarmos a linha que 
passa po H2S, H2Se e H2Te, o ponto 
de ebulição da água seria de –90oC, 
ou seja 200oC abaixo do valor. 
 
 
 
 
 
 
 
#Água 
 
 
 
 
Propriedade Comparação com outras 
substâncias 
Importância 
Calor 
específico 
à4,181J/g.K 
A maior dos líquidos e sólidos, 
com exceção do NH3 
Previne mudanças bruscas de 
temperatura; troca de calor por 
movimento da água é bastante grande; 
mantém a temperatura do corpo. 
Calor de fusão 
à 333J/g 
O maior, com exceção do NH3 Efeito termoestático no ponto de 
congelamento devido a absorção ou 
perda de calor 
Calor de 
vaporização à 
2250J/g 
Maior de todos as substâncias Importante na troca de calor e água com 
a atmosfera 
Tensão 
superficial à 
7,2x109N/m 
Maior de todos os líquidos Importante na fisiologia das células; 
controla certos fenômenos de superfície e 
o comportamento e formação de gotas 
Condução de 
calor 
Maior de todos os líquidos 
Viscosidade à 
10-3N.s/m2 
Menor que outros líquidos a 
mesma temperatura 
Flui facilmente para igualar a pressão 
Constante 
dielétrica à 80 
a 200C 
A maior de todos os líquidos 
exceto H2O2 e HCN 
Capacidade de manter íons separados em 
uma solução 
 
 
 
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 As densidades da água líquida e sólida são diferentes, assim como em outras 
substâncias. Entretanto a densidade da água varia com a temperatura de uma maneira 
diferente das outras substâncias. Quando a água funde a 0oC ocorre um aumento da 
densidade, e a densidade do líquido aumenta ainda mais até chegar a 4oC onde atinge o 
máximo. Aumentando ainda mais a temperatura a densidade irá cair, com a ruptura das 
ligações de hidrogênio. 
Nos lagos, quando se aproxima o inverno, a água resfria, a densidade aumenta a água 
gelada vai para baixo e a água quente para cima. Ao atingir 4oC, a densidade máxima é 
atingida. Abaixando ainda mais a temperatura, como a água mais gelada que 4oC, é 
menos densa que a água a 4oC, a água mais gelada permanece no topo. Com mais perda 
de calor o gelo se forma na superfície, flutuando protegendo a água mais inferior de ser 
congelada. 
 As ligações de hidrogênio são responsáveis da alta capacidade térmica da água, e 
em parte essa é a razão dos lagos e oceanos terem um enorme efeito no clima. 
 
Forças de Dispersão 
 
 São as forças intermoleculares mais comuns encontradas em todas as substâncias 
moleculares, tais forças são de natureza eletrostática (cargas), envolvendo dipolos 
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induzidos. Um exemplo é o iodo, I2, o qual é não polar e no entanto se solidifica em 
condições normais, além de ser solúvel na água. 
 
#Interação entre moléculas polares e não polares. 
 
 
dipolo permanente – dipolo induzido 
 
dipolo/dipolo induzido. 
 
 O processo de induzir um dipolo é chamado de polarização. O grau em que a 
nuvem eletrônica de uma espécie pode ser distorcida e o dipolo induzido é chamado de 
polarizabilidade. 
 
#Interação entre moléculas não polares. 
 
 
 
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 As forças de dispersão geralmente tornam-se mais fortes com o aumento do 
tamanho e da massa. Forças intermoleculares fortes significam que será necessária uma 
maior temperatura para romper estas forças e, assim permitir que moléculas deixem o 
líquido e passem para a fase vapor. 
 
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