Forças Intermoleculares

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Forças Intermoleculares
Aula 8
Estrutura da Matéria
Estrutura da matéria - 2010
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Por que uma molécula pequena 
como H2O está no estado líquido
e não gasoso a 25 oC e 1 atm?
Por que gelo flutua na água?
Por que flocos de neve têm
6 lados?
Por que Cl2 é gasoso enquanto 
Br2 é líquido e I2 é sólido a 25 
oC 
e 1 atm?
Cl2
Br2
I2
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Forças Químicas
Forças INTERmoleculares:
Forças entre moléculas ou 
entre íons e moléculas
Forças INTRAmoleculares:
Mantêm átomos juntos para 
formar moléculas
Podem ser agrupadas em forças de curto 
alcance e longo alcance
Estrutura da matéria - 2010
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Resumo das Forças Químicas
Forças Intermoleculares:
Originam-se do contato não reativo 
entre moléculas
São inversamente proporcionais à 
distância entre as moléculas
(forças de curta distância)
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Tipo de Interação Energia Envolvida (kJ mol-1)
Iônica 700 - 1100
Covalente 100 - 400
Intermolecular 2 - 42
Energias das Interações
As forças intermoleculares são baseadas em vários tipos de interações 
eletrostáticas e são mais fracas que ligações iônicas e covalentes. 
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Estados Físicos da Matéria
Lei dos Gases Ideais
PV = nRT
Formação de fases 
condensadas
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Forças Intermoleculares
Relacionadas com propriedades termodinâmicas da matéria 
condensada: ponto de fusão, ponto de ebulição e energia 
necessária para superar forças atrativas entre partículas 
(pressão de vapor, viscosidade, tensão superficial)
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Forças Intermoleculares
Importantes na solubilidade de gases, líquidos e 
sólidos
Gás
Massa Molar
(g/mol)
Solubilidade*
(g gás/100 g H2O)
H2 2,01 0,000160
N2 28,0 0,000190
O2 32,0 0,00434
*20 oC
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Forças Intermoleculares
Cruciais na formação de estruturas moleculares 
de importância biológica
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Origem das Forças Intermoleculares
Gerados pela união não 
simétrica de átomos com 
diferentes eletronegatividades
Dipolo permanente
Dipolo nulo
Forças eletrostáticas envolvendo cargas, dipolos 
permanentes e dipolos induzidos.
Dipolo Permanente Dipolo Induzido
Distorção da nuvem eletrônica de 
uma molécula (polarizável) por ação 
de carga, dipolo permanente ou 
proximidade a outra molécula
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Interações Íon-Dipolo Permanente
A água tem momento de dipolo permanente e pode interagir 
tanto com cátions quanto com ânions, dando origem
a íons hidratados
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Interações Íon-Dipolo Permanente
A dissolução de sais metálicos em água decorre da 
hidratação dos cátions metálicos
[Fe(H2O)6]
3+
[Co(H2O)6]
2+
[Ni(H2O)6]
2+
[Cu(H2O)6]
2+
[M(H2O)6]
n+
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2dipoloíon r
z
E
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Interações Íon-Dipolo Permanente
A atração entre dipolos permanentes e íons depende da carga do 
íon e da distância íon-dipolo e é medida pelo Hhidratação
Mn+ + H2O → [M(H2O)x]
n+
-1922 kJ mol-1 -405 kJ mol-1
-263 kJ mol-1
Interações íon-dipolo são fortes para íons pequenos com carga elevada. 
Íons pequenos geram sais hidratados 
Na2CO3.10H2O x Cs2CO3 (anidro)
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O
H
H
+
-
• • • O
H
H
+
-
• • • O
H
H
+
-
• • •
Na
+Mg
2+
Cs
+
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Interações Dipolo-Dipolo
Envolve moléculas polares com momento de dipolo permanente
Depende da orientação espacial dos dipolos
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3bababadipolodipolo r
1
)sensencoscos2(
4
1
E
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Interações Dipolo-Dipolo: 
Ponto de Ebulição
Geralmente o PE de moléculas com dipolo permanente 
é maior que o verificado para apolares com similar massa molar
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Ligações de Hidrogênio
⇨Caso especial de interação dipolo-
dipolo na qual a atração entre os 
dipolos é bem mais forte
⇨ Um átomo receptor (A), que possua 
um par de elétrons isolado, pode 
interagir com um átomo doador (D)
que carrega um hidrogênio ácido
⇨ A e D tem que ser eletronegativos
(N, F e O)
⇨ A idéia de que o hidrogênio 
poderia ligar-se a 2 outros átomos 
surgiu em 1919-1920 com Lewis e 
Huggins.
Parâmetros de descrição:
distância D-H (r1)
distância H-A (r2)
ângulo entre D-H-A
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Ligações de Hidrogênio
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Ligações de Hidrogênio
D
A
A
D
D
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Ligações de Hidrogênio
Estrutura da matéria - 2010
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Ligações de Hidrogênio na Água
Por que as ligações de hidrogênio entre moléculas 
de água são especialmente fortes?
-0, 820
0, 4100, 410
Alta polaridade da 
ligação O-H e a 
presença dos pares 
de elétrons no O
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Ligações de Hidrogênio na Água
Ligações de hidrogênio são responsáveis pela elevada 
capacidade calorífica da água (4,184 g/K mol) 
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Ligações de Hidrogênio no Gelo
Gelo: retículo cristalino 
rígido
Água: estrutura parcialmente 
ordenada. Ligações de H 
constantemente sendo
formadas e rompidas
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Ligações de Hidrogênio no Gelo
Retículo cristalino
aberto
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Ligações de Hidrogênio
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Estrutura do DNA Ligações de 
Hidrogênio
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Estrutura do DNA Ligações de 
Hidrogênio
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Interação Íon-Dipolo Induzido
Ocorre quando um íon é introduzido em um meio 
contendo moléculas altamente polarizáveis (ex. Xe, I2)
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Interações Dipolo Permanente -
Dipolo Induzido
⇨ Uma molécula A com dipolo permanente pode induzir um 
dipolo numa molécula B apolar que esteja próxima a ela
⇨ A força desta interação vai depender da magnitude do 
momento de dipolo de A ( A) e da polarizabilidade de B ( B)
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Interações Dipolo Permanente -
Dipolo Induzido
Dissolução de I2 em etanol
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O
H
-
+
I-I
R
-
+
O
H
+
-
I-I
R
O álcool 
temporariamente 
cria ou INDUZ um 
dipolo em I2.
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Interações Dipolo Permanente -
Dipolo Induzido
A energia de interação varia com o inverso da quarta potência 
da separação entre dipolo permanente-dipolo induzido
polar apolar
Estrutura da matéria - 2010
4didp r
1
E
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Interações Dipolo Induzido-Dipolo Induzido
Forças de Dispersão de London
Interações fracas, que dependem da polarizabilidade
das moléculas apolares 
Variam com o inverso da sexta 
potência da distância
Também chamados de 
dipolos instantâneos
Estrutura da matéria - 2010
6
21
London r
E
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Interações Dipolo Induzido-Dipolo Induzido
Forças de Dispersão de London
Responsáveis pelo estado líquido do Br2 e sólido do I2 na CNTP
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Dependem da polarizabilidade das moléculas apolares
Composto Hvap (kJ mol-1) Ponto de 
Ebulição (oC)
N2 5,57 -196
O2 28 -183
I2 41,95 184
C6H6 (benzeno) 30,7 80
Estrutura da matéria - 2010
Interações Dipolo Induzido-Dipolo Induzido
Forças de Dispersão de London
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Quanto maior a massa molar, maior a nuvem eletrônica, maior a 
polarizabilidade, mais forte a interação, maior o PE
Estrutura da matéria - 2010
Interações Dipolo Induzido-Dipolo Induzido
Forças de Dispersão de London
6
2
London r
E
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Interações Dipolo Induzido-Dipolo Induzido
Forças de Dispersão de London
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Resumo de ForçasIntermoleculares
íon-íon
íon-dipolo
forças de dispersão
de London
dipolo-dipolo
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Resumo de Forças 
Intermoleculares
Estrutura da matéria - 2010
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Exercício- Explicar as diferenças nos pontos de ebulição 
dos compostos abaixo, apesar da similaridade de suas 
massas molares 
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