LIGAÇÕES INTERMOLECULARES

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Raíssa Lisboa Caminha
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1 Chama-se ligações intermoleculares, ou forças intermoleculares, a forças atrativas entre moléculas ou átomos sem que haja partilha significativa de eletrões. As ligações intermoleculares devem-se a forças de natureza eletrostática e explicam a coesão entre moléculas. As ligações intermoleculares também existem em iões (por exemplo, em soluções aquosas) ou átomos (por exemplo, nos gases nobres).

2 A intensidade das ligações intermoleculares é quase sempre muito inferior à das ligações intramoleculares (ligações entre átomos nas moléculas). Estas forças são responsáveis pelas propriedades físicas, tais como o estado físico de uma substância e aumentam de intensidade do estado gasoso para o estado líquido e do estado líquido para o estado sólido. Estado gasoso Estado líquido Estado sólido Aumento das forças intermoleculares

3 Forças de van der Waals Chamam-se forças de van der Waals às ligações intermoleculares que podem ocorrer: I. entre moléculas polares - Interação dipolo permanente-dipolo permanente; II. entre moléculas polares e apolares - Interação dipolo permanente-dipolo induzido; III. entre moléculas apolares (forças de London) - Interação dipolo instantâneo- dipolo induzido.

4 I. As ligações entre moléculas polares surgem devido à distribuição assimétrica de carga nestas moléculas, da qual resultam forças atrativas entre moléculas. Interação dipolo permanente-dipolo permanente Num conjunto dessas moléculas, os dipolos tendem a orientar-se de tal modo que a extremidade negativa da molécula fique próxima da extremidade oposta (positiva) da outra molécula.

II. As ligações entre moléculas polares e apolares surgem porque uma molécula polar pode induzir uma distribuição assimétrica de carga numa molécula apolar.

5 II. As ligações entre moléculas polares e apolares surgem porque uma molécula polar pode induzir uma distribuição assimétrica de carga numa molécula apolar. Interação dipolo permanente-dipolo induzido. Molécula polar Molécula apolar Dipolo permanente Dipolo induzido O polo positivo da molécula polar irá atrair a nuvem eletrónica da molécula apolar, deformando-a, dando origem ao aparecimento de um dipolo elétrico, que, por ter sido criado pela presença de outro, se chama dipolo induzido.

6 A Propano (moléculas apolares); B Acetona (moléculas polares) Entre a molécula polar e a molécula com polaridade induzida surgem forças atrativas similares às que existem entre moléculas polares.

7 III. As ligações que existem entre moléculas apolares, chamam-se forças de London. As forças atrativas existem em moléculas polares e em moléculas apolares, como é o caso do I 2. As moléculas apolares podem sofrer distorções momentâneas da sua nuvem eletrónica, de onde resultam distribuições assimétricas de carga, as quais induzem assimetrias de carga em moléculas próximas.

Forças de London (Interação dipolo instantâneo-dipolo induzido) As forças de London, ou forças de dispersão de London, podem ser explicadas pela existência de dipolos instantâneos em qualquer

8 Forças de London (Interação dipolo instantâneo-dipolo induzido) As forças de London, ou forças de dispersão de London, podem ser explicadas pela existência de dipolos instantâneos em qualquer molécula como consequência das deformações instantâneas e aleatórias das respetivas nuvens eletrónicas. Molécula apolar Dipolo instantâneo Molécula apolar Molécula apolar Dipolo instantâneo Dipolo induzido As forças de London afetam todos os tipos de moléculas. Porém, entre moléculas apolares, apenas existem forças de London.

9 A Forças de London A A distribuição assimétrica de carga momentânea numa molécula (A) induz o mesmo fenómeno numa outra molécula que lhe esteja próxima (B).

10 Ligações de hidrogénio As ligações intermoleculares que se estabelecem entre moléculas de água são mais fortes que as resultantes de ligações entre moléculas polares. Elas são mais fortes que a generalidade das outras ligações intermoleculares. As ligações de hidrogénio devem-se à elevada assimetria de carga em ligações como O-H, N-H ou H-F.

12 As ligações de hidrogénio formam-se quando estão reunidas em simultâneo as seguintes condições: Existência, na molécula, de átomos de hidrogénio ligados a átomos de pequeno tamanho com elevada tendência para atrair eletrões, como, por exemplo, o flúor, F, o oxigénio, O, e o nitrogénio, N. Existência de outras moléculas, com átomos de pequeno tamanho com pares de eletrões não-ligantes, tais como os átomos de flúor, F, de oxigénio, O, e de nitrogénio, N.

13 As ligações de hidrogénio, representam--se por linhas a tracejado. Ligações de hidrogénio

14 Exemplos de ligações de hidrogénio entre moléculas iguais: Fluoreto de hidrogénio Água

15 Exemplos de ligações de hidrogénio entre moléculas diferentes: Água e amoníaco Água e etanol

16 Ligações de hidrogénio Pontos de ebulição mais elevados

17 Moléculas de maior tamanho Forças de London mais intensas Pontos de ebulição mais elevados

18 As ligações de hidrogénio permitem explicar a miscibilidade de álcoois entre si e, em muitos casos, também em água. Explicam também a elevada solubilidade de açúcares em água. Tanto álcoois como açúcares têm grupos -OH, tal como a água. As ligações intermoleculares são aditivas, isto é, podem atuar simultaneamente e os seus efeitos somam-se.

19 Miscibilidade Se adicionarmos etanol a água, estes dois líquidos misturam-se. A água e o etanol são miscíveis, pois formam uma solução homogénea. Mas se adicionarmos azeite e água verificamos que estes não se misturam (formam camadas distintas), isto é, são dois líquidos imiscíveis.

21 Solubilidade e ligações intermoleculares A solubilidade de um soluto num solvente depende de: 1. Forças entre as partículas do soluto antes da dissolução forças soluto-soluto; 2. Forças entre as partículas do solvente antes da dissolução forças solvente-solvente; 3. Forças entre as partículas do soluto e as do solvente durante o processo de dissolução forças soluto-solvente. Quando se processa a dissolução, as forças 1 e 2 são substituídas pelas forças 3. A solubilidade é tanto maior quanto mais semelhantes forem as ligações intermoleculares no soluto e no solvente.

22 Solubilidade e ligações intermoleculares Um solvente dissolverá bem um soluto se tiverem propriedades semelhantes: Semelhante dissolve semelhante. Em geral, solventes polares tendem a dissolver solutos iónicos e polares. Solventes não polares tendem a dissolver solutos não polares. Nas soluções, quanto mais semelhantes forem as interações entre as moléculas de soluto e as interações entre as moléculas de solvente, maior é a solubilidade do soluto naquele solvente.

23 EXERCÍCIO Classifica em Verdadeira ou Falsa cada uma das afirmações seguintes. A. As forças intermoleculares presentes num gás nobre são as dipolo permanente-dipolo induzido. Falsa. São do tipo dipolo instantâneo-dipolo induzido. B. As ligações intermoleculares em H 2 são ligações de hidrogénio. Falsa. Este tipo de ligações nunca se estabelecem em moléculas apolares. C. As forças intermoleculares são responsáveis pelo estado físico das substâncias. Verdadeira. D. As forças de London são do tipo dipolo instantâneo-dipolo induzido. Verdadeira. E. Entre moléculas de fluoreto de hidrogénio as ligações predominantes são as forças de London. Falsa. Predominam as ligações de hidrogénio, nas moléculas de HF.

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