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Forças intermoleculares e ponto de ebulição

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Forças intermoleculares e ponto de ebulição

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As forças intermoleculares estão diretamente relacionadas a algumas propriedades das substâncias, pois são elas que estabelecem o estado físico de uma substância.

Desta forma, o ponto de ebulição e o ponto de fusão são elementos que irão interferir na força de van der Waals.

Quando uma substância está no estado sólido, as suas moléculas estão bem próximas umas das outras. No líquido, as moléculas já se distanciam, e no gasoso ficam mais distantes ainda.

E para que ocorra a transformação de um estado para o outro é necessário que essas ligações sejam separadas. Quanto mais próximas as moléculas estiverem, mais fácil é a separação e quanto mais distantes estiverem, maior dificuldade será para separá-las, sendo necessário uma força intermolecular maior.

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As duas forças possuem nomes bem parecidos, então cuidado para não as confundir, pois se tratam de interações diferentes.

As forças intermoleculares se atem as ligações químicas que ocorre entre as moléculas, por isso é “inter”.

As forças intramoleculares se referem as ligações que ocorrem dentro das moléculas, por isso é “intra”. São interações que acontecem no interior das moléculas.

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Johannes Diderik van der Waals (Leiden, 23 de novembro de 1837 — Amsterdã, 8 de março de 1923) foi um físico neerlandês que formulou equações descrevendo os estados líquido e gasoso, trabalho fundamental para a medição do zero absoluto.

Ele tentou descobrir por que as equações de Robert Boyle e Jacques Charles não correspondiam exatamente à forma de comportamento dos gases e líquidos. Concluiu que o tamanho da molécula e a força que atua entre elas afetam seu comportamento. Embora as moléculas de gás sejam extremamente pequenas, cada uma delas tem um tamanho diferente - circunstância que afeta o comportamento das moléculas de diferentes gases. As forças que atuam entre as moléculas de um gás são denominadas forças de van der Waals. Em virtude desse trabalho, Johannes van der Waals foi agraciado com o Nobel de Física de 1910.

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A força intermolecular do tipo dipolo-induzido também é conhecida como forças de London, pois foi descoberta pelo físico polonês, Fristz London. Mas também pode ser chamada de forças de dispersão.

Geralmente, a força dipolo-induzido ocorre em substâncias que contem moléculas apolares. As moléculas apolares são aquelas que não possuem nenhum polo, nem positivo nem negativo.

Isto porque, nas moléculas apolares, os elétrons estão distribuídos em sua eletrosfera de forma homogênea, e assim não forma nenhum dipolo elétrico.

A força dipolo-induzido, como o nome já revela, ocorre da indução de um dipolo na molécula.

Isto ocorre quando, na aproximação das moléculas apolares, os elétrons que estão em constante movimento permitem a indução do dipolo. E assim, a substância se torna temporariamente polarizada.

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A ponte de hidrogênio é uma ligação do tipo dipolo-permanente. Contudo, a interação não ocorre, porque o hidrogênio não interage diretamente com o flúor, o oxigênio e o nitrogênio.

Lembrando que esses são os três elementos químicos mais eletronegativos da tabela periódica.

A ligação de hidrogênio ocorre quando um átomo pequeno se liga a outro que possui uma grande eletronegatividade. E isto faz com que a força intermolecular seja muito intensa.

A ponte de hidrogênio é a força intermolecular mais forte, quando comparadas as outras. Isto porque, a grande diferença de eletronegatividade que há entre os elementos faz com que a rede de ligações que foram formadas na interação sejam muito difíceis de serem separadas.

Observe na imagem abaixo a ponte de hidrogênio que acontece nas moléculas do H2O (água).

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A interação dipolo-dipolo ou dipolo-permanente ocorre entre moléculas que são polares. As moléculas polares são aquelas que possuem os dois polos: negativo e positivo.

A ligação dipolo-dipolo pode acontecer entre moléculas de uma mesma substância ou entre substâncias distintas, desde que sejam substâncias que tenha os dois polos.

A força intermolecular em substâncias polares é uma interação de força intermediária e ocorre pela formação de um dipolo elétrico quando um polo positivo atrai e se liga ao negativo.

Esse processo ocorre porque os elétrons das substâncias são distribuídos de forma assimétrica, e assim uma parte da molécula passa a ter uma densidade eletrônica maior.

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Essa é a força intermolecular mais intensa e é uma atração que ocorre entre o hidrogênio e átomos de flúor, oxigênio e nitrogênio.

H → F
H → O
H → N

É esse tipo de força intermolecular que ocorre, por exemplo, entre as moléculas de água. Tais moléculas são polares, sendo que o oxigênio possui carga parcial negativa (δ⁻) e os hidrogênios possuem carga parcial positiva (δ⁺). Assim, acontece que um hidrogênio de uma molécula de água é atraído pelo oxigênio de outra molécula de água e assim por diante, formando ligações de hidrogênio.

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Força de dipolo induzido (forças de London)

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Força de dipolo induzido (forças de London)

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Ocorre em moléculas polares e apolares

No entanto, quando essas moléculas aproximam-se, pode acontecer que ocorram deformações nas nuvens de elétrons, pois há atrações e repulsões entre os elétrons e os núcleos dos átomos. Essa deformação é apenas temporária, mas forma regiões do átomo ou da molécula que ficam com maior quantidade de elétrons, ou seja, são formados dipolos instantâneos.

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Ocorre somente em moléculas polares, em que os elétrons estão distribuídos de forma assimétrica, ou seja, uma parte da molécula possui maior densidade eletrônica. Essa é a força de dipolo permanente que possui intensidade média (é mais intensa que a força de dipolo induzido, mas é menos intensa que a força da ligação de hidrogênio).

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De acordo com Van der Waals, as moléculas podem interagir de forma diferente umas com as outras. Essas interações diferentes exercem uma grande influência sobre o ponto de fusão (PF) e ebulição (PE) das substâncias. Assim, a intensidade em que as moléculas interagem define o seu estado físico (sólido, líquido ou gasoso).

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Forças intermoleculares são as formas como as moléculas dos compostos (polares ou apolares) formados por ligações covalentes interagem ente si. Elas foram propostas no ano de 1873 pelo químico e físico holandês Diderik Van der Waals.

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Existem três tipos de forças intermoleculares

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Existem três tipos de forças intermoleculares