Forças Intermoleculares Parte I - ENEM

Prévia do material em texto

Forças intermoleculares ou forças de Van der Waals 
 
Entre as moléculas de um composto molecular, existem forças de 
atração de natureza eletrostática que mantém as moléculas unidas nas fases 
líquida e sólida. Essas interações podem ser fortes ou fracas, de acordo com 
os átomos envolvidos. 
 
 
 São as forças intermoleculares que determinam as propriedades 
físicas da matéria como, por exemplo, ponto de ebulição, ponto de fusão e 
solubilidade em determinado solvente. À medida que a intensidade das forças 
intermoleculares aumenta a energia necessária para afastar uma molécula da 
outra também aumenta. Portanto, a quantidade energia envolvida na fusão, 
na ebulição e na solubilização de um composto molecular está diretamente 
relacionada às forças intermoleculares. Existem três tipos de forças atrativas 
entre moléculas neutras: 
 
➢ Dipolo-dipolo ou dipolo permanente 
➢ Ligações de hidrogênio 
➢ Forças(dispersões) de London ou dipolo induzido 
 
Dipolo-dipolo (DD) 
 
 A interação do tipo dipolo-dipolo ocorre entre moléculas polares, 
ou seja, que possuem um pólo positivo e um pólo negativo. A força de 
interação é resultado da atração da extremidade positiva de uma molécula 
com a extremidade negativa de outra, que força as moléculas a se orientarem. 
A figura a seguir representa a orientação das moléculas de brometo de 
hidrogênio (HBr) devido as interações dipolo-dipolo: 
 
 
 
Ligações de hidrogênio (LH) 
 
 Ligações de hidrogênio são interações do tipo dipolo-dipolo 
muito fortes, que ocorrem com moléculas que possuem átomos de hidrogênio 
ligados diretamente a átomos bastante eletronegativos, como oxigênio, 
nitrogênio ou flúor, e outra molécula que possua átomos eletronegativos, 
como os citados anteriormente com pares de elétrons não-ligantes. A 
formação de uma ligação de hidrogêniopode ser representada pelo seguinte 
esquema geral: 
 
 
 A figura a seguir representa a formação de uma ligação de 
hidrogênio entre duas moléculas de água: 
 
 
 
A ligação hidrogênio é muito mais forte que a interação dipolo-
dipolo que ocorre nos demais compostos polares. Essa maior força de atração 
nas ligações de hidrogênio é explicada pela grande diferença de 
eletronegatividade existente entre o H e os átomos F,O e N. 
 
Atenção ! 
➢ A molécula de água pode formar no máximo 4 ligações de 
hidrogênio 
 
 
 
•No estado líquido, devido à movimentação desordenada das moléculas, o 
número de ligações de hidrogênio sofre variações contínuas, resultando em 
uma média de 3,4 ligações de hidrogênio por molécula de água. 
•No estado sólido, as moléculas assumem um arranjo tridimensional 
ordenado, no qual cada uma realiza 4 ligações de hidrogênio com as 
moléculas vizinhas. As quatro ligações estabelecidas formam uma estrutura 
hexagonal menos compacta que afasta as moléculas e diminui a 
densidade(comportamento anômalo). Por isso, o gelo flutua na água, 
justificando a existência dos icebergs e das camadas sólidas de gelo sobre 
lagos, rios, mares e oceanos congelados. 
 
Dipolo induzido (DI) 
 
 Esse tipo de interação é característica de moléculas apolares. Mas 
como moléculas apolares vão se atrair se não existem dipolos permanentes 
em suas estruturas?A resposta para essa pergunta está na deformação 
(polarização) momentânea de suas nuvens eletrônicas. Quando moléculas 
apolares entram em contato ou se aproximam, a repulsão de suas nuvens 
eletrônicas provoca um desequilíbrio momentâneo na distribuição de 
elétrons. Por isso, em um dado instante, surgirão dipolos instantâneos nas 
moléculas. Esses dipolos instantâneos também podem surgir devido à 
movimentação dos elétrons. Em um determinado instante, os elétrons podem 
estar mais deslocados para uma parte da molécula, promovendo, 
consequentemente, o aparecimento de um dipolo elétrico temporário. Esse 
dipolo temporário ou instantâneo de uma molécula pode induzir 
eletrostaticamente a polarização de outras moléculas. 
 
 
Quanto maior o número de elétrons da molécula, maior é a 
facilidade de polarização da nuvem eletrônica e mais forte é à força de 
atração, portanto, a polarizabilidade está associada ao aumento da massa 
molecular. Quanto maior a polarizabilidade de uma molécula, mais 
facilmente ocorre a distorção da sua nuvem eletrônica, formando o dipolo 
momentâneo. 
 
Íon-dipolo (ID) 
 
Ocorrem entre íons (cátions e ânions) e moléculas polares. Está 
interação é característica de íons dissolvidos em solventes polares.A figura 
a seguir mostra as interações íon-dipolo que ocorrem na dissolução do NaCl 
em água. 
 
 
Curiosidade 
 
Muitos fatos do nosso cotidiano relacionados à adesão são 
explicados pelas forças intermoleculares. Colas, adesivos e tintas conseguem 
se fixar na superfície de objetos, em virtude de forças intermoleculares fortes 
que se formam entre suas moléculas e as moléculas do objeto. Portanto, a 
atração entre as moléculas no mundo microscópico pode explicar as forças 
de adesão do mundo macroscópico. Um exemplo fascinante dessa relação é 
o das lagartixas,que andam nos tetos e paredes em virtude das Forças de 
London formadas entre suas patas e a superfície.Portanto, o conceito de 
semelhante interage com semelhante ,pode ser utilizado para explicar 
solubilidade(dissolve não dissolve),adesão(prega não prega) e 
molhamento(molha não molha). 
 
Tendências dos pontos de ebulição e fusão 
 
 Como comentamos, as forças intermoleculares são responsáveis 
pelas propriedades específicas físicas da matéria.Por isso, é importante saber 
avaliar a relação de força que existe entre elas, que é a seguinte: 
 
Dipolo induzido < dipolo-dipolo < ligações de hidrogênio 
 
Atenção ! 
É importante ressaltar que nenhuma força intermolecular é mais 
forte que uma ligação química covalente, iônica ou metálica. 
 
 Com base na análise do tipo de força intermolecular, podemos 
fazer previsões e comparações de pontos de ebulição e fusão. O raciocínio é 
o seguinte: forças intermoleculares “fortes” resultam em pontos de ebulição 
e fusão “altos”, já forças intermoleculares “fracas” resultam em pontos de 
ebulição e fusão “baixos”. 
 
 
 
 Observe os exemplos abaixo que comprovam essa tendência: 
 
 
 
 Outro fator que também influencia nos pontos de ebulição e 
fusão é a massa molar. 
Massa molecular 
 
Para moléculas com o mesmo tipo de interação, o primeiro fator 
que deve ser analisado para se comparar as temperaturas de ebulição e fusão 
é a massa molecular. Quanto maior for à massa molecular da substância, 
maiores serão esses valores. O aumento na massa molecular aumenta o 
número de elétrons e facilita a polarização da nuvem eletrônica, ocasionando 
um aumento nas temperaturas de fusão e ebulição. Observe os exemplos a 
seguir: 
 
 
 
 
Exercícios propostos 
 
01 - (ENEM) A pele humana, quando está bem hidratada, adquire boa 
elasticidade e aspecto macio e suave. Em contrapartida, quando está 
ressecada, perde sua elasticidade e se apresenta opaca e áspera. Para evitar 
o ressecamento da pele é necessário, sempre que possível, utilizar 
hidratantes umectantes, feitos geralmente à base de glicerina e 
polietilenoglicol: 
 
HO
H2C CH
OH
CH2
OH
glicerina
 
 
HO CH2 CH2 O CH2 CH2 O CH2 CH2 OH
n
polietilenoglicol
 
 
A retenção de água na superfície da pele promovida pelos hidratantes é 
consequência da interação dos grupos hidroxila dos agentes umectantes com 
a umidade contida no ambiente por meio de 
 
a)ligações iônicas. 
b)forças de London. 
c)ligações covalentes. 
d)forças dipolo-dipolo. 
e)ligações de hidrogênio. 
 
02 - (ENEM) As fraldas descartáveis que contêm o polímero poliacrilato de 
sódio (1) são mais eficientes na retenção de água que as fraldas de pano 
convencionais, constituídas de fibras de celulose (2). 
 
A maior eficiência dessas fraldas descartáveis, em relação às de pano, deve-
se às 
 
a)interações dipolo-dipolo mais fortes entre o poliacrilato e a água, em 
relaçãoas ligações de hidrogênio entre a celulose e as moléculas de água. 
b)interações íon-íon mais fortes entre o poliacrilato e as moléculas de água, 
em relação às ligações de hidrogênio entre a celulose e as moléculas de água. 
c)ligações de hidrogênio mais fortes entre o poliacrilato e a água, em relação 
às interações íon-dipolo entre a celulose e as moléculas de água. 
d)ligações de hidrogênio mais fortes entre o poliacrilato e as moléculas de 
água, em relação às interações dipolo induzido-dipolo induzido entre a 
celulose e as moléculas de água. 
e)interações íon-dipolo mais fortes entre o poliacrilato e as moléculas de 
água, em relação às ligações de hidrogênio entre a celulose e as moléculas de 
água. 
 
03 - (UNIFICADO RJ) Um estudante de química do segundo grau 
resolveu comparar experimentalmente as diferenças dos pontos de ebulição 
de quatro ácidos inorgânicos: HF, HCl, HBr e HI. Os resultados desse 
experimento encontram-se listados na tabela abaixo. 
Assista os vídeos 
 
https://youtu.be/9A96k3YOPRw 
https://youtu.be/PqqfHNjVmSA 
https://youtu.be/-1xzUi3Y0K8 
 
 
 
https://youtu.be/9A96k3YOPRw
https://youtu.be/PqqfHNjVmSA
https://youtu.be/-1xzUi3Y0K8
 
O valor acentuadamente mais elevado do ponto de ebulição do HF ocorre em 
virtude da 
 
a)menor eletronegatividade do flúor 
b)ausência de polaridade da substância 
c)maior massa molecular do HF comparada aos demais 
d)formação de ligações de hidrogênio por esta substância 
e)capacidade do HF de formar ligação do tipo iônica intermolecular 
 
04 - (UERN) Os ácidos em maior ou menor grau são prejudiciais quando 
manuseados ou podem causar danos só de chegarmos perto. Alguns deles 
em temperatura ambiente são gases (isso se deve ao fato de apresentarem 
baixas temperaturas de ebulição) e a sua inalação pode provocar irritação 
das vias respiratórias.De acordo com a tabela a seguir, determine a ordem 
crescente das temperaturas de ebulição dos ácidos. 
129TeH
81SeH
34SH
2
2
2
molecular MassaComposto
 
 
a)H2S < H2Se < H2Te 
b)H2S < H2Te < H2Se 
c)H2Te < H2Se < H2S 
d)H2Te < H2S < H2Se 
 
05 - (UFU MG) As substâncias SO2, NH3, HCl e Br2 apresentam as 
seguintes interações intermoleculares, respectivamente: 
 
a)dipolo-dipolo, ligação de hidrogênio, dipolo-dipolo e dipolo induzido-
dipolo induzido. 
b)dipolo instantâneo-dipolo induzido, dipolodipolo, ligação de hidrogênio, 
dipolodipolo. 
c)dipolo-dipolo, ligação de hidrogênio, ligação de hidrogênio e dipolo-dipolo 
d)forças de London, dipolo-dipolo, ligação de hidrogênio e dipolo induzido-
dipolo induzido. 
 
06 - (UNIFESP SP) A geometria molecular e a polaridade das moléculas 
são conceitos importantes para predizer o tipo de força de interação entre 
elas. Dentre os compostos moleculares nitrogênio, dióxido de enxofre, 
amônia, sulfeto de hidrogênio e água, aqueles que apresentam o menor e o 
maior ponto de ebulição são, respectivamente, 
 
a)SO2 e H2S. b)N2 e H2O. c)NH3 e H2O. d)N2 e H2S. e)SO2 e NH3. 
 
07 - (PUC PR) As festas e eventos têm sido incrementadas com o efeito 
de névoa intensa do “gelo seco”, o qual é constituído de gás carbônico 
solidificado.A respeito do fato, pode-se afirmar: 
 
a)A névoa nada mais é que a liquefação do gás carbônico pela formação das 
forças intermoleculares. 
b)O gelo seco é uma substância composta e encontra-se na natureza no estado 
líquido. 
c)O gelo seco é uma mistura de substâncias adicionadas ao gás carbônico e, 
por essa razão, a mistura se solidifica. 
d)Na solidificação do gás carbônico ocorre a formação de forças 
intermoleculares dipolo-dipolo. 
e)Sendo a molécula de CO2 apolar, a atração entre as moléculas se dá por 
dipolo instantâneo-dipolo induzido. 
 
08 - (PUC Camp SP) (...) pelo menos 1,1 milhão de brasileiros trabalham 
no período noturno em centros urbanos e estão sujeitos a problemas de 
memória, obesidade, falta de sono e enfraquecimento do sistema 
imunológico, entre outros males. (...) os trabalhadores noturnos perdem 
aproximadamente cinco anos de vida a cada 15 trabalhados de 
madrugada. E têm 40% mais chances de desenvolverem transtornos 
neuropsicológicos, digestivos e cardiovasculares.(...) nosso organismo 
precisa descansar durante as noites, quando libera hormônios como a 
melatonina, o cortisol e o GH (hormônio do crescimento). (...)Uma das 
substâncias que dependem muito do escuro e da noite para serem liberadas 
é a melatonina. O hormônio ajuda a controlar o momento certo de cada 
função corporal. 
A presença dos grupos OH no cortisol promove a formação de ligações de 
hidrogênio com a água. Outra molécula que também forma ligações de 
hidrogênio com a água é 
 
a)NH3 b)CO2 c)N2 d)O2 e)Cl2 
 
09 - (UFC CE) Recentemente, uma pesquisa publicada na revista Nature 
(Ano: 2000, vol.405, pg. 681,) mostrou que a habilidade das lagartixas 
(víboras) em escalar superfícies lisas como uma parede, por exemplo, é 
resultado de interações intermoleculares. Admitindo que a parede é 
recoberta por um material apolar e encontra-se seca, assinale a alternativa 
que classifica corretamente o tipo de interação que prevalece entre as 
lagartixas e a parede, respectivamente: 
 
a)íon – íon. 
b)íon – dipolo permanente. 
c)dipolo induzido – dipolo induzido. 
d)dipolo permanente – dipolo induzido. 
e)dipolo permanente – dipolo permanente. 
 
10 - (UFC CE) A água apresenta-se no estado líquido, à temperatura 
ambiente e à pressão atmosférica, e entra em ebulição a uma temperatura 
que é cerca de 200 oC mais elevada do que a do ponto de ebulição previsto 
teoricamente, na ausência das ligações de hidrogênio. Com relação às 
ligações de hidrogênio, assinale a alternativa correta. 
 
a)Ocorrem entre moléculas, onde o átomo de hidrogênio é ligado 
covalentemente aos átomos mais eletropositivos, pelos seus pares de elétrons 
ligantes. 
b)Originam-se da atração entre os átomos de hidrogênio de uma molécula de 
água, que têm carga parcial negativa, e o átomo de oxigênio de uma outra 
unidade molecular, que tem carga parcial positiva. 
c)No estado sólido, as ligações de hidrogênio presentes na água são mais 
efetivas, resultando em efeitos estruturais que conferem menor densidade ao 
estado sólido do que ao líquido. 
d)Quanto maior for a eletronegatividade do átomo ligado ao hidrogênio na 
molécula, maior será a densidade de carga negativa no hidrogênio, e mais 
fraca será a interação com a extremidade positiva da outra molécula. 
e)São interações muito mais fortes do que as ligações covalentes polares 
convencionais, e desempenham papel fundamental na química dos seres 
vivos. 
 
11 - (ENEM) Partículas microscópicas existentes na atmosfera funcionam 
como núcleos de condensação de vapor de água que, sob condições 
adequadas de temperatura e pressão, propiciam a formação das nuvens e 
consequentemente das chuvas. No ar atmosférico, tais partículas são 
formadas pela reação de ácidos (HX) com a base NH3, de forma natural ou 
antropogênica, dando origem a sais de amônio (NH4X), de acordo com a 
equação química genérica: 
 
HX (g) + NH3 (g) → NH4X (s) 
FELIX, E. P.; CARDOSO, A. A. Fatores ambientais que afetam a 
precipitação úmida. 
Química Nova na Escola, n. 21, maio 2005 (adaptado). 
 
A fixação de moléculas de vapor de água pelos núcleos de condensação 
ocorre por 
 
a)ligações iônicas. 
b)interações dipolo-dipolo. 
c)interações dipolo-dipolo induzido. 
d)interações íon-dipolo. 
e)ligações covalentes. 
 
GABARITO: 
 
1) Gab: E 
2) Gab: E 
3) Gab: D 
4) Gab: A 
5) Gab: A 
6) Gab: B 
7) Gab: E 
8) Gab: A 
9) Gab: C 
10) Gab: C 
11) Gab: D