Aula de Fernando Garcia.
Introdução
O tema de forças intermoleculares é fundamental para o entendimento de diversas propriedades dos mais diferentes compostos químicos. Em resumo podemos encarar elas como uma expansão da parte de ligações químicas, contudo numa intensidade inferior. Neste material, vamos abordar as forças intermoleculares mais importantes, ressaltando no final a ordem da mais fraca para a mais forte.
Quais são as forças intermoleculares?
Todos os diferentes tipos de forças intermoleculares que serão abordados aqui têm como principal fundamento interações de natureza elétrica, ou seja, cargas opostas se atraindo. Desse modo, podemos já deduzir que quão mais polar for uma molécula, maior a força intermolecular que ela exercerá entre si. Assim, conhecer e saber determinar a polaridade de uma molécula química é fundamental para o entendimento deste tópico.
O tipo de ligação intermolecular que certo composto realiza diz muito sobre suas propriedades, como temperatura de ebulição e viscosidade por exemplo. Note que ambas essas propriedades citadas crescem com o aumento da força em questão. Portanto, vejamos agora as forças intermoleculares que abordaremos neste material, são elas:
- Dipolo induzido - Dipolo induzido (ou forças de Van der Walls)
- Dipolo – Dipolo
- Ligações de hidrogênio
- Íon – Dipolo
Vamos começar a falar sobre cada uma agora.
Dipolo induzido - Dipolo induzido (ou forças de Van der Walls):
Acontece com moléculas que não possuem caráter de polaridade, ou seja, são moléculas apolares. Alguns exemplos são hidrocarbonetos simples e moléculas simples binárias. Dessa maneira podemos ver que moléculas como tolueno e cloro gasoso realizam esse tipo de ligação.
Note que mesmo com a mesma força intermolecular esses dois compostos citados acima têm algumas características diferentes, principalmente em relação ao ponto de ebulição. Para se ter ideia dessa diferença entre os dois, um é um líquido à temperatura ambiente, enquanto o outro é um gás verde. Desse modo, não podemos comparar as características de duas substâncias diferentes apenas por suas forças intermoleculares.
Exemplo de molécula que possui forças de Van der Walls
As comumente chamadas de forças de Van der Walls, ocorrem como interações entre dipolos induzidos. Ocorre da seguinte maneira: Os elétrons existentes em uma molécula circulam nela de modo que em algum momento, esses elétrons se aglomeram de um lado da molécula apolar, ocasionando uma geração momentânea de polos na molécula. Mesmo isso ocorrendo por um tempo quase instantâneo, é o suficiente para induzir outra molécula apolar a ter uma geração de polos e assim por diante, desencadeando um efeito em cascata que faz com que quase todas as moléculas estejam um pouquinho polarizadas e exercendo uma força de atração pequena entre si. Devido a essa baixa força de atração entre as moléculas essa é a força intermolecular mais fraca.
Dipolo – Dipolo:
Ocorre em moléculas que são de caráter polar, ou seja, que tem ligações entre dois átomos de eletronegatividade diferente. Nesse tipo de ligação o átomo mais eletronegativo puxa mais fortemente a nuvem eletrônica da ligação, fazendo com que ocorra o surgimento de dois polos na molécula, um negativo e um positivo. Assim, diferentemente do caso dos dipolos induzidos, não ocorre a atração entre cargas induzidas entre si, mas sim entre cargas permanentes.
Por causa dessas cargas permanentes em cada uma das moléculas, elas acabam por ter uma carga relativamente mais acentuada, fazendo com que as forças intermoleculares existentes sejam mais fortes que as do dipolo induzido. Uma dica para poder associar a força de cada tipo de interação intermolecular é pensarmos na lei de Coulomb, quanto maior a carga, maior a força. Alguns exemplos de moléculas em que isso acontece são: Ácido acético, fosfina, éter dimetílico e etc.
Exemplo de molécula que possui forças dipolo – dipolo
Ligação de Hidrogênio:
É quase como uma variação da ligação do tipo dipolo – dipolo. Ocorre em moléculas também polares, contudo ela existe apenas em casos especiais, quando o átomo de hidrogênio está ligado em um átomo muito mais eletronegativo que ele. Mais especificamente em átomos de flúor, oxigênio e nitrogênio. Ocorre em moléculas como água, amônia, metanol e etc.
Ela é uma das interações moleculares mais fortes que existem, perdendo apenas para o íon – dipolo. Isso ocorre pois, devido a extrema diferença de eletronegatividade entre o hidrogênio e o átomo em que ele está ligado, temos a formação de uma carga positiva muitíssimo acentuada no átomo de hidrogênio e uma muito negativa no átomo a ele ligado. Desse modo, essa parte muito negativa e a outra muito positiva, gera uma força atrativa de altíssima intensidade. Lembre-se sempre da lei de Coulomb.
Exemplo de molécula que possui ligações de hidrogênio
Íon – dipolo:
Agora sim, iremos falar da força intermolecular mais forte que temos. Ela ocorre entre um íon, ou seja, uma espécie química com carga própria, e um dipolo. Note que esse dipolo pode ser qualquer molécula polar, não importa se realiza ligação de hidrogênio ou apenas um dipolo permanente entre si.
O motivo para que essa em específico seja a força mais intensa é justamente a intensidade das cargas. De um lado temos um íon, quase que uma carga pura, e de outro uma molécula fortemente polar com certo nível de carga permanente. Usando a ideia da lei de Coulomb, vemos que as duas cargas que vão se atrair aí são de um módulo grande e, consequentemente a força terá uma intensidade grande também. Caso já juntássemos dois íons, teríamos uma ligação iônica, onde já se enquadra como ligação química e não como força intermolecular, de tão forte que é a intensidade dessa interação.
Exemplo de interação íon – dipolo
Conclusão:
Vimos aqui 4 tipos diferentes de interações intermoleculares. Podemos agora ordena-las da mais fraca para a mais forte. A ordem é a seguinte:
- Dipolo induzido - Dipolo induzido (ou forças de Van der Walls)
- Dipolo – Dipolo
- Ligação de Hidrogênio
- Íon – dipolo
Como já dito, possuir o conhecimento dessas diversas forças intermoleculares que podem existir entre diferentes moléculas é fundamental para problemas de outras partes da química, como misturas binárias, propriedades coligativas e outras mais. Por isso é muito importante que se tenha a prática em dizer qual tipo de interação cada molécula faz. Dito isso, bons estudos!