Interações Intermoleculares | Revisão

Interações Intermoleculares

Key Concepts: Interações intermoleculares (forças/ligações intermoleculares), dipolo induzido-dipolo induzido (Didi), forças de London/dispersão de London, dipolo permanente-dipolo permanente, ligações de hidrogênio (pontes de hidrogênio), interação íon-dipolo, polaridade molecular, solubilidade, volatilidade (pressão de vapor), temperatura de ebulição, temperatura de fusão, adsorção vs. absorção, solvatação.

Definição e Ocorrência

Interações intermoleculares são forças que mantêm moléculas próximas, observadas nos estados sólido e líquido. No estado gasoso, devido à grande separação e alta cinética das partículas, essas interações não ocorrem. Dependem da polaridade das moléculas e explicam propriedades físicas como solubilidade, volatilidade, temperatura de ebulição e fusão.

Dipolo Induzido-Dipolo Induzido (Didi) / Forças de London

• Definição: Interações que ocorrem exclusivamente em moléculas apolares.
• Características: Moléculas apolares não apresentam polos (regiões com cargas positivas ou negativas).
• Exemplos: Gelo seco (CO2 sólido), iodo (sólido), gás hidrogênio (H2), gás nitrogênio (N2), oxigênio (O2), flúor (F2), cloro (Cl2), fósforo (P), enxofre (S), metano (CH4), hidrocarbonetos (gasolina, derivados de petróleo).
• Identificação: Se a molécula é apolar, interage por forças de dispersão de London.

Exemplo Prático (Questão ENEM 2016):

• Contexto: Remoção de compostos orgânicos voláteis (ex: benzeno) por carvão ativado (alto teor de carbono).
• Processo: Adsorção (interação na superfície). Benzeno (C6H6, hidrocarboneto) é apolar. Carvão ativado (majoritariamente carbono) é apolar.
• Interação: Dipolo induzido-dipolo induzido, pois "o semelhante interage com o semelhante" (apolar com apolar).
• Adsorção vs. Absorção: Adsorção ocorre na superfície (ex: gota d'água na esponja). Absorção penetra no interior (ex: balde d'água na esponja).

Dipolo Permanente-Dipolo Permanente

• Definição: Interação intermolecular que ocorre especificamente entre moléculas polares, que apresentam polos (regiões com cargas parciais positivas e negativas).
• Causa: Diferença de eletronegatividade entre os átomos da molécula.
• Interação: O polo positivo de uma molécula interage com o polo negativo de outra.
• Representação: Interações intermoleculares são representadas por traços tracejados, diferente das ligações covalentes (traço contínuo).
• Exemplo: Ácido clorídrico (HCl), onde o hidrogênio (menos eletronegativo) tem carga parcial positiva e o cloro (mais eletronegativo) tem carga parcial negativa.

Ligações de Hidrogênio (Pontes de Hidrogênio)

• Definição: Caso particular do dipolo permanente, ocorrendo em moléculas polares que apresentam hidrogênio ligado diretamente a flúor (F), oxigênio (O) ou nitrogênio (N).
• Requisitos: Duas moléculas: uma com hidrogênio ligado a F, O ou N, e outra com F, O ou N.
• Desenho Correto: O par eletrônico do átomo eletronegativo (F, O, N) aponta na direção do hidrogênio da outra molécula.
• Exemplos: Água (H2O), amônia (NH3).
• Solubilidade: Amônia é muito solúvel em água devido à formação de ligações de hidrogênio entre as moléculas.

Interação Íon-Dipolo

• Definição: Interação entre moléculas polares e íons (cátions e ânions).
• Orientação: Moléculas polares se orientam em relação ao íon, formando uma "gaiola de solvatação".
• Exemplo: Dissolução de NaCl em água. O Na+ (cátion) é solvatado pela parte negativa da água (oxigênio), e o Cl- (ânion) é solvatado pela parte positiva da água (hidrogênio).
• Força: Interação bastante forte em relação às outras interações intermoleculares.

Exemplo Prático (Questão ENEM 2017):

• Contexto: Núcleos de condensação de vapor de água na atmosfera (formados pela reação de ácidos (HX) com amônia (NH3)).
• Processo: Formação de sais de amônio (NH4X), que são compostos iônicos (cátions e ânions).
• Interação: Íons (NH4+ e X-) interagem com a água (molécula polar) por meio de interação íon-dipolo.

Força das Interações Intermoleculares

• Ordem Crescente de Intensidade: Dipolo induzido-dipolo induzido < Dipolo permanente-dipolo permanente < Ligações de hidrogênio < Interação íon-dipolo.
• Condição: Essa ordem é válida para moléculas de tamanhos relativamente próximos.

Mudanças de Estado Físico e Tamanho Molecular

• Mudanças de Estado: Ocorrem exclusivamente por rompimento de interações intermoleculares, não de ligações químicas.
• Tamanho Molecular: Para o mesmo tipo de interação intermolecular, quanto maior o tamanho da molécula, maior a temperatura de ebulição e menor a volatilidade (pressão de vapor).

Síntese/Conclusão

A aula revisou as principais interações intermoleculares: dipolo induzido-dipolo induzido (moléculas apolares), dipolo permanente-dipolo permanente (moléculas polares), ligações de hidrogênio (casos específicos de dipolo permanente com hidrogênio ligado a F, O ou N) e interação íon-dipolo (íons com moléculas polares). A intensidade dessas interações segue uma ordem crescente, com a interação íon-dipolo sendo a mais forte. As interações intermoleculares influenciam diretamente as propriedades físicas das substâncias, como solubilidade, volatilidade e temperaturas de ebulição e fusão.