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Ligações Químicas - Forças Intermoleculares
Unifacs – Universidade Salvador
Abril- 2013
Forças intermolecular versus intramolecular
1. Forças de Van der Waals
• dípolo-dípolo
• dípolo-dípolo induzido
• forças de dispersão
2. Forças íon-dípolo
3. Ligação de hidrogênio
Tipos de Forças Intermoleculares
Obs.: na verdade, toda ligação apresenta um caráter intermediário entre iônico e covalente.
diferença de carátereletronegatividade iônico
diferença de eletronegatividade (Δ): Δ < 1,7 Δ = 1,7 Δ > 1,7
ligação covalente ligação iônica
Caráter iônico versus covalente
Caráter iônico versus covalente
Exemplo:
• São as forças atrativas entre as moléculas
• Asseguram a existência dos estados condensados da matéria: líquido
e sólido;
• São as principais responsáveis pelas propriedades físicas da matéria:
ponto de fusão e ponto de ebulição;
• São mais fracas que as forças intramoleculares, portanto a
evaporação de um líquido requer muito menos energia do que a
necessária para partir as ligações dentro das moléculas do líquido.
Forças Intermoleculares
Comparação dos estados de agregação da matéria
Aumento da força intermolecular
Interações entre as moléculas gasosas
Forças de atração Forças de repulsão
Interações de curto
alcance,
distância intermolecular
pequena,
Pressão alta.
Alcance relativamente
grande pressões
moderadas.
Interações entre as moléculas gasosas
Tipo de interação Espécies que interagem
Íon-íon Somente íons
Íon-dipolo Íons e moléculas polares
Dipolo-dipolo Moléculas polares
Dipolo-dipolo induzido Pelo menos um molécula deve ser polar
London (dispersão) Todos os tipos de moléculas
Ligação de hidrogênio Moléculas que contêm N, O, F; a ligação é um átomo H
compartilhado
Forças interiônicas e Intermoleculares
Forças de íon - dípolo
As interações íon – dipolo são fortes para íons pequenos com carga elevada. Em consequência,os cátions pequenos com carga elevada formam, frequentemente, compostos hidratados.
Em geral acontece durante a hidratação, ou solvatação,de um íon em água
(a) um cátion é cercado por moléculas de água
(b) Um ânion é rodeado por moléculas de água.
Por se tratar de uma atração coulômbica,
onde: μ – momento de dipolo elétrico da moléculaz – carga do íonr – distância entre os núcleos (íons e moléculas)
Forças de íon - dípolo
A Energia Potencial, Ep, da interação íon-dipolopode ser examinada com o auxílio da seguinteequação:
Onde:μ – momento de dipolo elétrico da moléculaz – carga do íonr – distância entre os núcleos (íons e moléculas)
Forças de íon - dípolo
Por se tratar de uma atração coulômbica,
• Ocorrem entre um íon (um cátion ou um ânion) e uma molécula
polar;
• A sua intensidade depende da (1) carga, do (2) tamanho do íon,
do (3) momento dipolar e (4) tamanho da molécula;
• Como os cátion são mais pequenos que os ânion (quando
isoeletrônicos) e no caso das cargas serem iguais em valores
absolutos, a interação de um cátion com um dípolo é mais forte
do que a de um ânion.
Forças de íon - dípolo
• São forças que atuam entre moléculas polares. Quanto maiores
forem os momentos dipolares e mais pequenas forem as moléculas,
maior é a força. As moléculas tendem a alinhar-se de tal modo que,
em média a interação atrativa é máxima.
Forças de dípolo - dípolo
Forças de dipolo - dipolo
A Energia potencial deste tipo de ligação pode ser examinada da seguinte maneira:
onde: μ – momento de dipolo elétrico da molécular – distância entre os núcleos (íons e moléculas)
Interação dipolo-dipolo
Forças de dipolo - dipolo
Dipolos instantâneos
O movimento de elétrons em um átomo ou em uma molécula pode
criar um momento de dipolo instantâneo.
É apresentada somente quando as moléculas estão próximas.
Não pode haver forças dipolo-dipolo entre átomos e
moléculas apolares.
Mas os gases podem
ser liquefeitos
Dipolos instantâneos
Explique porquê o n-pentano é um líquido e o neopentano é
um gás?
Este caso ilustra uma propriedade das interações
intermoleculares: quanto maior for à área de contato entre
as moléculas, maior é a interação. No caso no neo-
pentano, a interação é dificultada devido ao impedimento
espacial provocado pelo grupos -CH3. A polarização
induzida ocorre mais intensamente no caso da cadeia
linear.
• Dipolos instantâneos ocorrem por exemplo no átomo de He, em que os
elétrons movem-se a uma certa distância do núcleo, pelo que em qualquer
instante é provável que o átomo tenha um momento dipolar criado pelas
posições específicas dos elétrons
• As forças atrativas que surgem como resultado destes dípolos instântaneos
designam-se por forças de dispersão ou forças de London.
• As forças de dispersão aumentam com a massa molar, podendo ser iguais ou
superiores às forças dípolo-dípolo entre moléculas polares.
• Para moléculas de massas e tamanhos aproximada mente iguais, a força das atrações intermoleculares aumenta como aumento da polaridade.
Dipolos instantâneos
• Se colocarmos um íon ou uma molécula perto de um átomo neutro (ou de uma
molécula apolar), a distribuição eletrônica do átomo (ou molécula) fica distorcida
pela força exercida pelo íon ou pela molécula polar, forma-se o dípolo induzido.
• A interação atrativa entre um íon e o dipolo induzido chama-se interação íon -
dipolo induzido
• A interação atrativa entre uma molécula polar chama-se dipolo-dipolo induzido.
Forças íon-dipolo induzido e dipolo-dipolo induzido
Forças dípolo
1. Da carga do íon;
2. Da polarizibilidade do átomo neutro ou da molécula. Polarizibilidade (def.) é
facilidade com que a distribuição eletrônica do átomo neutro (ou molécula) pode ser
distorcida.
Tabela 1: Temperaturas de fusão de compostos apolares semelhantes
Composto Temperatura de fusão (ºC)
CH4 -182,5
C2H6 -183,3
CF4 -150,0
CCl4 -23,0
CBr4 90,0
CI4 171,0
CH3F -141,8
A probabilidade de um momento dipolar ser induzido depende
Ocorre quando um átomo de H
ligado a um átomo pequeno e
eletronegativo (tal qual N, O ou F)
é atraído pelos elétrons não
ligantes de outro átomo de N, O
ou F.
Ligações de Hidrogênio
Característica de moléculas polares.
Figura: Molécula de água
Ligações de Hidrogênio
Figura 1: Variação do ponto de ebulição dos compostos formados a partir de elementos de diferentes períodos da
tabela periódica.
Metanol
Éter dimetílico
Água
ExercícioO éter dimetílico, embora possua a maior massa molar, é o que tem a
menor Te (é um gás, à temperatura ambiente). Tanto o metanol como a água
são líquidos, embora tenham massa molar menores. A água, a molécula mais
leve da série, tem a maior temperatura de ebulição. Por quê?
Isto porque a água e o metanol interagem via ligação hidrogênio - a
mais forte das interações intermoleculares, enquanto que o éter interage
via dipolo-dipolo - não possui hidrogênios ligados ao oxigênio. A água
possui dois hidrogênios ligados ao O - o que explica a sua maior
temperatura de ebulição, em relação ao metanol, que possui apenas um.
• É um tipo especial de interação dipolo-dipolo entre o átomo de
hidrogênio numa ligação polar como as N-H, O-H ou F-H, e um átomo
eletronegativo O, N, e F.
• Ocorre um aumento da massa molar do HCl para o HI o que causa um
aumento das Forças de London o que conduz ao aumento do p.e..
• No caso do HF, composto com maior p.e. é o que tem forças
intermoleculares mais fortes que são as pontes de hidrogênio.
• Tipo de interação descrita como forte dentre as interações
intermoleculares.
Ligações de Hidrogênio
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