Forças Intermoleculares

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Capítulo
Forças intermoleculares, líquidos
e sólidos
Uma comparação entre
gases, líquidos e sólidos
Uma comparação entre
líquidos e sólidos
•Aumento das forças intermoleculares
• A ligação covalente que mantém uma molécula unida é uma força 
intramolecular.
• A atração entre moléculas é uma força intermolecular.
• Forças intermoleculares são 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 intramoleculares - ligações 
covalentes).
Forças intermoleculares
Forças intermoleculares
POLARIDADE DA LIGAÇÃO E ELETRONEGATIVIDADE
•A eletronegatividade é uma medida da tendência que um
elemento possui de, estando em um ambiente molecular,
atrair a densidade eletrônica para regiões mais próxima
dele.
•Desta forma, para sabermos a direção do dipolo gerado ao
longo da ligação, e por conseguinte, a direção da
polarização da densidade eletrônica, basta avaliarmos a
diferença de eletronegatividade entre os átomos
participantes da ligação.
H F C O
χ(H) = 2,1 χ(F) = 4,0 χ(C) = 2,5 χ(O) = 3,5 
MOLÉCULAS POLARES
•O dipolo molecular é uma grandeza vetorial, desta
forma, depende da orientação e sentido. O dipolo
molecular total é dado como uma soma dos dipolos
individuais das ligações:
•DEPENDE DA GEOMETRIA MOLECULAR !!
MOLÉCULAS POLARES
F
B
F
F
C OO
•A soma dos dipolos individuais das ligações é igual a
zero !! (A soma dos vetores é nula !!)
•Repare que apesar das moléculas acima possuírem
ligações polares, as moléculas são apolares !!
Cl
C
Cl Cl
Cl
•Trigonal Plana •Linear •Tetraédrica
MOLÉCULAS POLARES
•As moléculas Polares possui um dipolo resultante
diferente de Zero ! (A soma dos vetores não é nula !!)
•Moléculas polares possuem o que chamamos de um
dipolo permanente !!
Forças intramoleculares, iônicas e 
Intermoleculares
Nome Tipo de Interação Valor Aproximado(kcal/mol)
Ligação iônica Íon - Íon 100 - 700
Ligação covalente compartilhamento 50 – 400
Íon - Dipolo
carga do íon e 
momento de 
dipolo
40 - 600
Ligação de hidrogênio O, F, N 5 - 50
Dipolo - Dipolo momento de dipolo 5 - 25
Dipolo - Dipolo Induzido momento de dipolo e polarizabilidade 2 - 10
Dipolo Induzido - Dipolo
Induzido polarizabilidade 0,05 - 40
Forças íon-dipolo
• A interação entre um íon e um dipolo (por exemplo, água e Na+ ou 
Cl-).
• A mais forte de todas as forças intermoleculares.
Forças intermoleculares
Interação: Íon - Dipolo
•Solubilidade de compostos iônicos em água
Interação: Íon - Dipolo
•Z = carga do íon
•μ = momento de dipolo
•r = distância entre as cargas
Interação: Íon - Dipolo
•Comparação do Raio 
Iônico e Entalpia de
Hidratação de diferentes 
cátions.
Cátion
Raio
Iônico
(pm)
Entalpia de 
Hidratação 
(kJ/Mol )
Li+ 90 -515
Na+ 116 -405
K+ 152 -321
Rb+ 166 -296
Cs+ 181 -263
•Solubilidade de 
diferentes 
compostos 
iônicos.
Espécie g/100 g de H2O
NaCl 36,0
MgCl2 54,5
AlCl3 69,9
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.
Forças intermoleculares
Forças intermoleculares
Forças dipolo-dipolo
Interação: Dipolo - Dipolo
•μ = momento de dipolo
•r = distância entre as cargas
•Ponto de fusão (PF) e ebulição (PE) 
de diferentes compostos orgânicos.
Substâncias PF (oC) PE (oC)
CH4 * -182,5 -161,5
CH3Cl -97.7 -24.0
CH2Cl2 -96.6 40.1
CH3Br -93.0 4.5
CH2Br2 -52.8 98.5
CH3I -64.4 42.4
CH2I2 5.7 180.0
C2H6 * -172.0 -88.6
C2H5Br -117.8 38.4
•* Substâncias apolares
1,92D
1,79D
1,62D
•μ = δ x d
•C-Cl > C-F > C-Br > C-I
•µ = 1,56D 1,51D 1,48D 1,29D
•C-F < C-Cl < C-Br < C-I distancia de ligação
•F > Cl > Br > I 
eletronegatividade
Forças dipolo-dipolo
Forças intermoleculares
Interação: Dipolo – Dipolo Induzido
•O dipolo da água induz um dipolo 
•na molécula de O2
1 2
4ind dipE r
α µ
− ∝
•α = polarizabilidade
•μ = momento de dipolo
•r = distância entre as cargas
Interação: Dipolo – Dipolo Induzido
•Solubilidade de gases em água a 20 oC.
Moléculas Massa Molecular g / 100g de H2O
H2 2 0,000160
N2 28 0,000190
O2 32 0,000434
Cl2 70,9 0,729
HCl * 36,5 42
NH3 * 17 45
•* Moléculas polares
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).
Forças intermoleculares
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.
Forças intermoleculares
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 é.
• 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.
Forças intermoleculares
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 com formato de lingüiça.
Forças intermoleculares
Forças intermoleculares
Forças de dispersão de London
Forças de dispersão de London
Forças intermoleculares
Ligação de hidrogênio
• Caso especial de forças dipolo-dipolo.
• A partir de experimentos: os pontos de ebulição de compostos com 
ligações H-F, H-O e H-N são anomalamente altos.
• Forças intermoleculares são anomalamente fortes.
Forças intermoleculares
Ligação de Hidrogênio
•Ponto de ebulição PE de vários hidretos em 
função do período:
•Observe que para os hidretos do grupo 14 (em
vermelho), o PE aumenta conforme se aumenta o
período. Para os outros grupos 15, 16 e 17, hidretos
contendo N, O e F possuem PE muito mais elevados.
•P
on
to
 d
e 
eb
ul
iç
ão
 (°
C
)
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 na 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.
– Consequentemente, as ligações de H são fortes.
Forças intermoleculares
Ligação de Hidrogênio
•É uma força atrativa, fraca a moderada,
entre um átomo de hidrogênio, ligando
diretamente a um átomo muito eletronegativo
X, e um par de elétrons de outro átomo Y,
também bastante eletronegativo.
X H Y
δ+δ- δ-
Ligação de hidrogênio
• As ligações de hidrogênio são responsáveis pela:
– Flutuação do gelo
• Os sólidos são normalmente mais unidos doque 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.
• Na água, o comprimento da ligaçao H-O é 1,0 Å.
• O comprimento da ligação de hidrogênio O…H é 1,8 Å.
• O gelo tem águas ordenadas em um hexágono regular 
aberto.
• Cada δ+ H aponta no sentido de um par solitário no O.
Forças intermoleculares
Forças intermoleculares
Ligação de hidrogênio
Forças intermoleculares