Ligações intermoleculares

As ligações intermoleculares devem-se a forças de natureza eletrostática e explicam a coesão entre moléculas. São ligações em que não há partilha significativa de eletrões. Moléculas de água nos três estados físicos: as ligações intramoleculares mantêm-se intactas. As ligações intermoleculares também existem em iões (por exemplo, em soluções aquosas) ou átomos (por exemplo, nos gases nobres). A intensidade das ligações intermoleculares é quase sempre muito inferior à das ligações intramoleculares (ligações entre átomos nas moléculas). 1

Forças de van der Waals Chamam-se forças de van der Waals às ligações intermoleculares que podem ocorrer: entre moléculas polares; entre moléculas polares e apolares; entre moléculas apolares (forças de London). As ligações entre moléculas polares surgem devido à distribuição assimétrica de carga nestas moléculas, da qual resultam forças atrativas entre moléculas. As ligações dipolo permanentedipolo permanente, ou simplesmente dipolo-dipolo, resultam da atração entre moléculas polares. Os dipolos atraem-se pelos polos opostos (positivo-negativo). Johannes Diderik van der Waals (1837-1923) Prémio Nobel da Física em 1910 pelo seu trabalho na equação de estado para gases e líquidos. 2

Forças de van der Waals entre moléculas polares e apolares As ligações dipolo permanente-dipolo induzido resultam da atração entre uma molécula polar e uma unidade estrutural (molécula ou átomo), inicialmente, apolar. O dipolo causa atração eletrónica entre o seu polo positivo e a nuvem eletrónica da unidade estrutural apolar, originando uma repulsão entre esta nuvem e seu polo negativo. Esta interação provoca uma deformação da nuvem eletrónica na unidade estrutural apolar levando à formação de dipolos (induzidos). Entre a molécula polar e a molécula com polaridade induzida surgem forças atrativas similares às que existem entre moléculas polares. 3

Forças de van der Waals entre moléculas apolares Força de dispersão de London Também chamada de ligação dipolo instantâneodipolo induzido, explica as interações entre moléculas apolares e gases nobres. Fritz Wolfgang London (1900-1954) Consiste na atração eletrostática entre dipolos instantâneos, formados por deformação da nuvem eletrónica, e dipolos induzidos, resultantes da polarização induzida em moléculas vizinhas. A distribuição assimétrica de carga momentânea numa molécula induz o mesmo fenómeno numa outra molécula que lhe esteja próxima. 4

Forças de van der Waals entre moléculas apolares Quanto maior for o tamanho da unidade estrutural envolvida na ligação, mais facilmente os seus eletrões se podem deslocar na nuvem eletrónica, provocando-lhe maiores distorções. Quanto maior for a distorção da nuvem, mais intensa é a polarização e mais fortes serão as forças de dispersão de London. Tal situação justifica que, numa substância elementar, quanto maior for a massa molar da molécula constituinte dessa substância, maiores são os seus pontos de fusão e de ebulição. 5

Ligações de hidrogénio As ligações de hidrogénio, também designadas por pontes de hidrogénio, são um caso particular de um dos tipos de ligações intermoleculares: as ligações dipolo-dipolo. Devem-se à elevada assimetria de carga em ligações como O-H, N-H ou H-F e são mais fortes que a generalidade das outras ligações intermoleculares. As ligações de hidrogénio ocorrem entre um átomo de hidrogénio de uma molécula polar e um átomo muito eletronegativo de outra molécula polar (centro de carga negativa). De forma simples, a eletronegatividade é a tendência de um átomo em atrair eletrões compartilhados numa ligação química. Ligações de hidrogénio na molécula de água 6