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1 Prof. José Carlos Brasil Junior - Química FORÇAS OU LIGAÇÕES INTERMOLECULARES Introdução Os compostos iônicos encontram-se, à temperatura ambiente, no estado sólido devido às forças de atração muito intensa entre os íons. Os compostos moleculares encontram-se, à temperatura ambiente, nos três estados físicos, o que demonstra que existe uma diferença na intensidade das interações entre suas moléculas. Obs.: Na prática as forças intermoleculares podem atuar em conjunto, e a interação entre as moléculas é calculada pela soma dos diversos tipos de forças intermoleculares atuantes. Por exemplo, na água a principal força de interação molecular são as pontes de hidrogênio, embora também haja interações do tipo dipolo permanente. Entre as moléculas com interações do tipo dipolo permanente existe também interações do tipo forças de Van der Waals. 1. FORÇAS DE VAN DER WAALS OU FORÇAS DE LONDON OU DIPOLO INDUZIDO - DIPOLO INDUZIDO: Ocorre entre moléculas apolares ou entre átomos de gases nobres, quando por um motivo qualquer ocorre uma assimetria na nuvem eletrônica, gerando um dipolo que induz as demais moléculas ou átomos a também formarem dipolos. São de intensidade fraca. Quando as substâncias formadas por moléculas apolares estão no estado sólido ou líquido, suas moléculas encontram-se muito próximas e isto provoca o aparecimento de distorções em suas nuvens eletrônicas. Essa distorção provoca um dipolo instantâneo na molécula que provoca um dipolo induzido na molécula vizinha. Forças dipolo induzido - dipolo induzido serão mais acentuadas em moléculas com maior número de elétrons (maior tamanho da molécula). Quanto mais fortes forem as ligações intermoleculares, mais elevada será a temperatura de ebulição. São as forças intermoleculares mais fracas. Ex.: H2; N2; O2; I2; Br2; CO2; BF3; He; Ne; Ar. molécula apolar molécula apolar dipolos induzidos - + - + http://www.quimicadobrasil.hpg.com.br/ 2 Prof. José Carlos Brasil Junior - Química 2. FORÇAS DIPOLO - DIPOLO OU DIPOLO PERMANENTE - DIPOLO PERMANENTE OU INTERAÇÃO DIPOLAR: Ocorrem em moléculas polares, de modo que a extremidade negativa do dipolo de uma molécula se aproxime da extremidade positiva do dipolo de outra molécula. São mais fortes que as forças de London. Moléculas polares constituem dipolos permanentes. Quando as substâncias formadas estão no estado sólido ou líquido, orientam-se de tal forma que o pólo positivo de uma fica voltado para o pólo negativo da outra. Essas forças são do tipo dipolo permanente - dipolo permanente e serão mais acentuadas em moléculas com maior momento dipolar. Ex.: HCl; HBr; HI; H2S; PH3; CO; SO2 Dipolo permanente - dipolo permanente 3. LIGAÇÃO DE HIDROGÊNIO (ou PONTES DE HIDROGÊNIO) É uma interação dipolo - dipolo muito intensa, é um enlace químico em que o átomo de hidrogênio é atraído simultaneamente por átomos muito eletronegativos, atuando como uma ponte entre eles. As mais acentuadas são feitas com o flúor, o oxigênio e o nitrogênio. Devido às pequenas dimensões de H, F, O e N e devido também à grande diferença de eletronegatividade, nas ligações destes elementos com o hidrogênio, ocorrem pólos intensos em volumes muito pequenos. A ponte de hidrogênio é a força intermolecular mais forte e provoca alterações nas propriedades físicas das substâncias, as moléculas que interagem por pontes de hidrogênio apresentam um elevado ponto de fusão (pf) e ponto de ebulição (pe), o que explica os pontos de ebulição anormalmente altos de moléculas como H2O, NH3 e HF, em relação aos hidretos das respectivas famílias. Quanto maior o número de grupos OH ou NH, maior será a intensidade das ligações de hidrogênio e maior será o ponto de ebulição. pe (K) Aumento do peso molecular As moléculas podem apresentar mais de um tipo de força intermolecular, que então se interagem para aumentar a coesão entre as moléculas. Nos álcoois, por exemplo, o metanol (H3C - OH) tem PE = 64,6 ºC e o etanol (H3C - CH2 - OH) tem PE = 78,4 ºC. A principal força intermolecular existente entre as moléculas dos álcoois é a ligação de hidrogênio, mas como a molécula de etanol é maior, as dispersões de London são mais intensas. - + - + 3 Prof. José Carlos Brasil Junior - Química 3.1 - A LIGAÇÃO DE HIDROGÊNIO PODE SER DE DOIS TIPOS: Intramolecular - Nesse caso a configuração espacial da molécula é favorável à formação da ligação entre um grupo doador e um receptor de prótons dentro da própria molécula. Intermolecular - Envolve o grupo doador de prótons de uma molécula e o grupo receptor de prótons de outra molécula. 3.2 - LIGAÇÕES NA ÁGUA E NO GELO: No estado líquido as moléculas encontram-se dispostas tridimensionalmente, mas de uma forma mais ou menos desorganizada. No estado sólido as moléculas de água se agrupam de maneira a formar tetraedros (unidas por ligações de hidrogênio) e dispõem-se linearmente, em camadas. Por se rearranjarem em tetraedros, as moléculas de água no gelo ocupam um volume maior, o que causa uma diminuição da sua densidade (d = m / V). Isso explica o fato do gelo flutuar na água. 3.3 - LIGAÇÕES POLICÊNTRICAS: O hidrogênio pode formar ligações especiais com elementos que possuem baixa densidade eletrônica, como o boro, com o qual pode formar o composto BH3. Este, porém, é instável à temperatura ambiente, e é substituído pelo composto de fórmula B2H6 (borano). Como cada ligação envolve três núcleos atômicos, esse tipo de ligação é dito tricentrada. OBSERVAÇÕES: Relação das forças de atração com os pontos de ebulição: As pontes de Hidrogênio são as interações mais fortes, logo apresentam maiores pontos de ebulição que os dipolos permanentes e induzidos. Ordem crescente de ponto de ebulição para moléculas de massa molecular semelhante: Dipolos induzidos < Dipolos permanentes < Pontes de H
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