GabaritoLista5

Prévia do material em texto

Universidade	Federal	de	Viçosa	
QMF100	–	Química	Geral	
Lista	5:	Forças	intermoleculares	
	
	
1-	A	trimetilamina,	(CH3)3N,	é	uma	substância	responsável,	em	parte,	pelo	odor	
de	peixe.	Tem	um	ponto	de	ebulição	de	3,5oC	e	uma	massa	molecular	de	59,1.	A	
dietilamina,	 (CH3)2NH,	 tem	 odor	 semelhante	 e	 entra	 em	 ebulição	 a	 uma	
temperatura	 levemente	 mais	 alta,	 7oC,	 apesar	 de	 sua	 menor	 massa	 molecular	
(45,1).	 Como	 isso	 pode	 ser	 explicado	 em	 termos	 das	 forças	 atrativas	 entre	 as	
moléculas	dessas	substâncias?		
A	dimetilamina	 tem	uma	 ligação	N–H	que	pode	 formar	 ligações	de	hidrogênio.	
Essas	fortes	atrações	intermoleculares	dão	à	dimetilamina	um	ponto	de	ebulição	
mais	elevado.	A	trimetilamina	não	pode	formar	ligação	hidrogênio.	
	
2-	O	metanol,	CH3OH,	comumente	conhecido	como	álcool	da	madeira,	tem	ponto	
de	ebulição	a	64,7oC.	A	metilamina,	uma	substância	encontrada	no	arenque	em	
salmoura,	tem	ponto	de	ebulição	de	−6,3oC.	O	etano,	um	hidrocarboneto	presente	
no	petróleo,	tem	ponto	de	ebulição	de	−88oC.		
	
	
Cada	 um	 desses	 compostos	 tem	 aproximadamente	 a	mesma	massa	molecular.	
Explique	 a	 grande	 diferença	 nos	 pontos	 de	 ebulição	 em	 termos	 das	 forças	
atrativas	entre	suas	moléculas.		
Cada	molécula	de	metanol	pode	formar	duas	ligações	de	hidrogênio,	pois	ela	tem	
dois	pares	isolados	de	elétrons	no	átomo	de	oxigênio,	enquanto	a	metilamina	só	
pode	formar	uma	ligação	de	hidrogênio	com	o	par	isolado	do	N.	Sendo	assim,	o	
metanol	tem	o	mais	alto	ponto	de	ebulição.	O	etano	não	pode	formar	ligações	de	
hidrogênio,	e	apenas	tem	forças	de	dispersão	de	London.	Portanto,	o	etano	tem	o	
mais	baixo	ponto	de	ebulição.	
	
3-	Verifique	se	haverá	formação	de	ligações	de	hidrogênio	entre	as	moléculas	dos	
solventes	abaixo	e,	em	caso	positivo,		esquematize	as	interações	entre	elas.	
Procure	 um	 átomo	 eletronegativo	 (N,O,F)	 com	 par	 de	 elétrons	 livres	 em	 uma	
molécula,	e	depois	um	átomo	de	H	ligado	diretamente	a	um	átomo	eletronegativo	
(N,O,F)	em	outra	molécula	
a)	éter	dietílico	(CH3CH2OCH2CH3)	e	tetrahidrofurano	(THF)	
O O
	
	
Não	é	provável	nenhuma	ligação	de	hidrogênio	
	
b)	álcool	etílico	(CH3CH2OH)	e	H2O	
H
O
HO
H 	
	
A	ligação	de	hidrogênio	é	possível	
	
O
H
O
H
H
O
H
O
H H
ou
	
	
c)	etilamina	(CH3CH2NH2)	e	éter	dietílico	(CH3CH2OCH2CH3)			
	
	
N
H
H
O
	
A	ligação	de	hidrogênio	é	possível	
N H
H
O
H
	
	
d)		HCOOH	e	água	
A	ligação	de	hidrogênio	é	possível	
	
	
4-	 Explique	por	que	 sólidos	 iônicos,	 como	o	NaCl,	 tem	altos	pontos	de	 fusão	e,	
mesmo	 assim,	 dissolvem-se	 rapidamente	 na	 água,	 ao	 passo	 que	 sólidos	
reticulares,	 como	 o	 diamante,	 tem	 pontos	 de	 fusão	 muito	 altos	 e	 não	 se	
dissolvem	em	água.		
NaCl	possui	alto	ponto	de	fusão	por	ser	um	composto	iônico	constituído	por	uma	
ligação	muito	forte	de	ions	em	uma	rede	cristalina.	Por	outro	lado	ele	se	dissolve	
facilmente	em	agua	devido	a	interação	íon	dipolo.	Já	o	diamante	possui	ponto	de	
fusão	muito	 alto	 porque	 é	 um	 composto	 covalente	 formado	 também	 por	 uma	
ligação	 muito	 forte;	 O	 diamante	 é	 um	 composto	 apolar	 não	 tem	 nenhuma	
afinidade	pela	água	que	é	polar	
	
5-	Considere	dois	compostos,	butano	(CH3CH2CH2CH3)	e	cloreto	de	cálcio	(CaCl2).	
a) Em	 qual	 dos	 dois	 líquidos,	 tetraclorometano	 ou	 água,	 o	 butano	 se	
dissolve?	Esquematize	a	organização	do	solvente	em	torno	do	soluto	na	solução.	
Em	tetraclorometano	
b) Em	qual	dos	dois	 líquidos,	 tetraclorometano	ou	água,	o	cloreto	de	cálcio	
se	 dissolve?	 Esquematize	 a	 organização	 do	 solvente	 em	 torno	 do	 soluto	 na	
solução	
Em	água	
	
6-	Quando	os	sais	se	cristalizam	a	partir	de	uma	solução	em	água,	os	íons	podem	
reter	 algumas	 das	 moléculas	 de	 água	 de	 hidratação	 e	 formar	 hidratos	 como	
Na2CO3	.	10	H2O;	CuSO4	.	5	H2O;	BaCl2	.	2	H2O	e	La2(SO4)3	.	9	H2O.		
a)	Qual	força	intermolecular	está	relacionada	ao	processo	de	hidratação	dos	sais?	
Íon	dipolo	
b)	Explique	porque	o	 lítio	e	o	sódio	normalmente	formam	sais	hidratados	mais	
fortemente,	 enquanto	os	 elementos	mais	pesados	do	Grupo	1,	 que	 tem	cátions	
maiores,	como	potássio,	rubídio	e	césio	não	formam	sais	hidratados.	
Por	causa	das	 interações	 íon	dipolo	mais	 fortes,	os	cátions	pequenos	atraem	as	
moléculas	 polares	 de	 H2O	mais	 fortemente	 do	 que	 os	 cátions	maiores	 e	 como	
resultado	os	cátions	pequenos	são	hidratados	mais	extensivamente	
c)	Sabendo-se	que	o	lantânio	(La)	é	vizinho	do	bário,	explique	porque	os	sais	de	
La,	por	exemplo,	La2(SO4)3.9H2O		é	extensivamente	mais	hidratados	que	os	sais	
de	bário,	por	exemplo,	BaCl2.2H2O.	
Dados;	La3+	(122pm)	e	Ba2+	(142	ppm).	
O	 La	 vizinho	 do	 bário	 é	menor	 (122pm)	 e	 tem	 carga	maior	 (La3+),	 e	 portanto	
podemos	 esperar	 que	 ele	 exerça	 interações	 íon	 dipolo	 fortes	 e	 que	 seus	
compostos	 sejam	 extensivamente	 hidratados.	 De	 fato	 La(NO3)3.6H2O)	 e	
La2(SO4)3.9H2O	
	
7-	Quais	são	as	forças	intermoleculares	existentes	entre	os	pares?	
a) I2	e	H2O	
Resposta	I2	apolar	(grandes	átomos,	possui	nuvem	eletrônica	extensa,	molécula	
facilmente	polarizada),	H2O	polar	=	interação	dipolo-dipolo	induzido	
b) I2	e	CCl4		
Resposta	 I2	 apolar	 ,	 CCl4	 apolar	 (molécula	 tetraédrica)	 	 =	 interação	 dipolo	
induzido-dipolo	induzido	(forças	de	dispersão)	
c) CCl4	e	H2O	
Resposta	 CCl4	 apolar,	 H2O	 polar	 =	 interação	 dipolo-dipolo	 induzido,	 porém	
espera-se	uma	interação	fraca.	
d) Descreva	 o	 que	 você	 observaria	 se	 esses	 três	 compostos	 fossem	
misturados.	
O	 iodo	 se	 dissolve	 em	 pequenas	 quantidades	 na	 água	 formando	 uma	 solução	
marrom.	Quando	essa	solução	é	adicionada	a	um	tubo	de	ensaio	contendo	CCl4,	
as	 camadas	 não	 se	 misturam.	 (água	 polar	 não	 se	 dissolve	 em	 CCl4	 apolar).	
Quando	 o	 tubo	 de	 ensaio	 é	 agitado,	 entretanto,	 o	 I2	 apolar	 dissolve-se	
preferencialmente	em	CCl4	apolar,	conforme	evidenciado	pelo	desaparecimento	
da	cor	do	I2	na	camada	de	água	(acima	a	direita)	e	o	aparecimento	da	cor	violeta	
do	I2	na	camada	do	CCl4	(acima	a	direita)	
	
8-	 Considere	os	pontos	de	 ebulição	dos	haletos	de	hidrogênio:	HF	 (293K),	HCl	
(188K),	HBr	(206K)	e	HI	(237K).	
a)	 Explique	 a	 tendência	 observada	 nos	 pontos	 de	 ebulição	 das	 três	 ultimas	
substâncias.	
b)	Porque	HF	é	uma	exceção	a	essa	regra?	
	
a)A	 diferença	 de	 eletronegatividade	 diminuem	 de	 HCl	 (3,16-2,2=0,96)	 para	 HI	
(2.66-2,2=0,46)	 logo	 o	 momento	 de	 dipolo	 diminue	 e	 consequentemente	 as	
forças	 dipolo-dipolo	 também	 diminuem,	 uma	 tendência	 que	 sugere	 que	 os	
pontos	de	ebulição	deveriam	diminuir	de	HCl	para	HI.	Como	essa	previsão	entra	
em	 conflito	 com	 os	 dados	 acima	 é	 preciso	 examinar	 o	 que	 acontece	 com	 as	
interações	de	London.	O	número	de	elétron	da	molécula	aumenta	de	HCl	para	HI,	
logo,	 as	 interações	 de	 London	 também	 aumentam.	 Portanto,	 os	 pontos	 de	
ebulição	deveriam	 crescer	de	HCl	 para	HI,	 o	 que	 está	de	 acordo	 com	os	dados	
experimentais.	 Essa	 análise	 sugere	 que	 as	 interações	 de	 London	 predominam	
sobre	as	interações	dipolo-dipolo	no	caso	dessas	moléculas.		
Os	 seus	 pontos	 de	 ebulição	dependem	das	 forças	 de	 London	 (dipolo	 induzido-
dipolo	 induzido),	 que	 aumentam	 com	 o	 aumento	 do	 número	 de	 elétrons,	 que	
consequentemente	aumenta	a	força	da	interação	dipolo-dipolo.		
	
b)	Devido	a	formação	de	fortes	ligações	de	hidrogênio	
	
	
	
Período do elemento que participa do composto
Po
nt
o 
de
 fu
sã
o/
K