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Lista de exercícios Forças Intermoleculares Data para devolução: 28/04 Acadêmico: Lorena Orejana da Costa – Eng. Civil 1) Qual é a principal diferença entre as interações intramoleculares e as interações intermoleculares? Qual é normalmente mais forte? Intramoleculares: que ocorrem no interior de uma molécula. São forças que mantêm juntos os átomos que formam as moléculas. Intermoleculares: são forças entre moléculas, entre íons, ou entre moléculas e íons. As intramoleculares são mais fortes do que as intermoleculares. Como as mudanças de estado são afetadas por esses diferentes tipos de interação? Durante uma mudança de estado ocorre simplesmente afastamento das moléculas, ou seja, somente as forças intermoleculares são rompidas. 2) Descreva os três principais tipos de interações intermoleculares discutidas e suas principais características. Na intermolecular, a passagem de uma substância do estado sólido para o líquido (fusão), ou do líquido para o gasoso (vaporização), provoca uma desorganização de suas moléculas. As forças intermoleculares são rompidas durante este processo em razão do afastamento das moléculas. Considere que a ligação de hidrogênio é na verdade um exemplo de um tipo de interação. Identifique o tipo de interação que inclui ligações de hidrogênio e explique por que as ligações de hidrogênio se enquadram nesta categoria. Entre as forças de natureza intermolecular, a de maior influência nas propriedades físicas das moléculas são as ligações de hidrogênio. Ocorrem quando se tem moléculas contendo átomos de hidrogênio ligados a átomos de nitrogênio, flúor ou oxigênio. Esses elementos, por serem muito eletronegativos, atuam de modo que essa interação fique mais forte, o que acaba deixando os polos muito acentuados. É o que ocorre, por exemplo, na molécula de água. De modo geral, as forças intermoleculares dipolo-induzido são mais fracas do que as forças dipolo-dipolo, e essas mais fracas do que as forças ligações de hidrogênio. 3) Organizar os seguintes compostos: tetrafluoreto de carbono (CF4), sulfeto de etil metil (CH3SC2H5), dimetilsulfóxido [(CH3)2SO] e 2-metilbutano [isopentano, (CH3)2CHCH2CH3] em ordem decrescente de pontos de ebulição. (CH3)2SO = 189,9°C > CH3SC2H5 = 67°C > (CH3)2CHCH2CH3 = 27,8°C > CF4 = -128°C 4) Organizar os compostos seguintes: éter etilmetílico (CH3OCH2CH3), 2-metilpropano [isobutano, (CH3)2CHCH3] e acetona (CH3COCH3) em ordem crescente de pontos de ebulição. (CH3)2CHCH3 = 58g < CH3OCH2CH3 = 60g < CH3COCH3 = 58g 2-metilpropano < éter etilmetílico < acetona 5) Organize n-butano, propano, 2-metilpropano [isobuteno, (CH3) 2CHCH3] e n-pentano em ordem crescente de pontos de ebulição. propano -42°C < 2-metilpropano -11,7°C < n-butano -1°C < n-pentano 36,1°C 6) Organize os seguintes compostos GeH4, SiCl4, SiH4, CH4, e GeCl4 em ordem crescente de ponto de ebulição. Justifique apresentando os tipos de forças intermoleculares que cada um apresenta. CH4 = -161°C < SiH4 = -111,8°C < GeH4 = -88,5°C < SiCl4 = 57,6°C < GeCl4 = 87°C As forças atrativas são mais fortes para as substâncias iônicas do que para as moleculares; logo, GeCl4 e SiCl4 devem ter o ponto de ebulição mais alto, como a massa molar do GeCl4 é maior que a do SiCl4 ele é o maior. As forças intermoleculares das substâncias restantes dependem da massa molecular, da polaridade e da ligação de hidrogênio. As massas moleculares são GeH4 (76g), SiH4 (32g) e CH4 (16g). O ponto de ebulição de CH4 deve ser o mais baixo porque ele é apolar e tem a menor massa molecular. 7) Os seguintes compostos elementos, CH3OH, C2H6, Xe, e (CH3)3N, podem formar pontes de hidrogênio com eles próprios? Desenhe as estruturas ligadas por hidrogênio. Fundamente sua resposta CH3OH, sim pode, pois contém um átomo de Hidrogênio ligado a um de O (tornando-o um doador de ligação de hidrogênio) e dois pares solitários de elétrons em O (tornando-o uma ligação de hidrogênio aceitador); o metanol pode assim formar ligações de Hidrogênio agindo como um doador de ligações de hidrogênio ou um aceitador de ligações de hidrogênio. Desenho do CH3OH feito no MOLVIEW. C2H6, não contêm um átomo de hidrogênio ligado à O, N, ou F, portanto, ele não pode atuar como doador de ligações de hidrogênio. Desenho feito no MOLVIEW. Xe, não pois ele não tem um átomo de Hidrogênio ligado com F O N. (CH3)3N, não contêm um átomo de hidrogênio ligado à O, N, ou F, portanto, ele não pode atuar como doador de ligações de hidrogênio. Desenho feito no MOLVIEW. 8) Considerando CH3CO2H, (CH3)3N, NH3, and CH3F podem formar pontes de hidrogênio com eles próprios? Desenhe as estruturas ligadas por hidrogênio. Fundamente sua resposta o Oxigênio. Desenho feito no MOLVIEW. (CH3)3N, não contêm um átomo de hidrogênio ligado à O, N, ou F, portanto, ele não pode atuar como doador de ligações de hidrogênio. CH 3 CO 2 H , sim pois o ele já faz uma ponte de Hidrogênio com NH3 sim, pois o N pode ser doador de ligações. CH3F também não possui o Flúor ligado a um Hidrogênio, logo não há pontes de Hidrogênio 9) Identifique a força intermolecular mais significativa em cada substância. a. C3H8 – Dipolo Induzido b. CH3OH – Ligação de Hidrogênio c. H2S – Dipolo-Dipolo d. HF – Ligação de Hidrogênio e. HCl – Dipolo-Dipolo 10) A água líquida é essencial para a vida como a conhecemos, mas com base em sua massa molecular, a água deveria ser um gás nas condições padrão. Por que a água é um líquido em vez de um gás nas condições padrão? O oxigênio de uma molécula atrai hidrogênios de outras moléculas de água – pois o negativo atrai o positivo –, estabelecendo uma ligação extremamente importante entre moléculas de água, chamada ponte de hidrogênio. Essa interação, criada pelas pontes de hidrogênio, é a responsável pela grande maioria das propriedades da água e, em particular, pelo fato de a água ser líquida à temperatura ambiente, enquanto, em geral, outras moléculas de tamanho semelhante são gases. Para que a molécula de água possa se comportar como uma molécula de gás (vapor), ela deve quebrar essas pontes de hidrogênio que a unem a moléculas vizinhas e isso custa muita energia. Apesar de ser bem mais fraca que as ligações iônicas (transferência completa de elétrons) e covalentes (compartilhamento de um par de elétrons), essa ligação é mais forte que a maioria das outras ligações entre moléculas. A pressão de vapor está inversamente relacionada às forças intermoleculares, então aqueles com forças intermoleculares mais fortes têm uma pressão de vapor mais baixa. A água tem forças intermoleculares muito fortes, daí a baixa pressão de vapor, mas é ainda mais baixa em comparação com moléculas maiores com baixas pressões de vapor. 11) Tanto a água quanto o metanol têm pontos de ebulição anormalmente altos devido às ligações de hidrogênio, mas o ponto de ebulição da água é maior do que o do metanol, apesar de sua massa molecular mais baixa. Por quê? Desenhe as estruturas desses dois compostos, incluindo quaisquer pares solitários, e indique as ligações de hidrogênio em potencial. Na água, a ligação O—H é muito polar, há 2 pares isolados no átomo de O. Cada molécula de água aceita duas ligações de hidrogênio de duas outras moléculas de água e doa dois átomos de hidrogênio para formar ligações de hidrogênio com mais duas moléculas de água, produzindo uma estrutura aberta semelhante a uma gaiola. A estrutura da água líquida é muito semelhante, mas no líquido, as ligações de hidrogênio são continuamente rompidas e formadas devido ao rápido movimento molecular. Metanol Água12) Amônia (NH3), metilamina (CH3NH2) e etilamina (CH3CH2NH2) são gases à temperatura ambiente, enquanto a propilamina (CH3CH2CH2NH2) é um líquido à temperatura ambiente. Explique essas observações. A propilamina tem o átomo de N ligado um radical alquila e 2 átomos de H. Devido a isso, as moléculas podem efetuar ligações de hidrogênio entre si. Esse tipo de ligação ocorre quando o H está ligado a um átomo eletronegativo como F, O e N. As ligações de hidrogênio conferem atrações intermoleculares efetivas, resultando em pontos de ebulição e fusão altos, se comparados aos compostos em que essa interação não ocorre, pois é requerida maior quantidade de energia para romper com essas forças.
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