Forças intermoleculares, líquidos e sólidos - UDESC · As propriedades físicas das substâncias entendidas em termos de ... As moléculas de gás estão separadas e não interagem

Forças intermoleculares, líquidos e sólidoslíquidos e sólidos

1Disciplina de Química Geral

Profa. Marcia Margarete Meier

As propriedades físicas das substâncias entendidas em termos de teoria cinética molecular :– Os gases são altamente compressíveis, assumem a forma e o

volume do recipiente: As moléculas de gás estão separadas e não interagem muito

Uma comparação entreUma comparação entrelíquidos e sólidoslíquidos e sólidos

As moléculas de gás estão separadas e não interagem muito

entre si.

– Os líquidos são quase incompressíveis, assumem a forma, mas não o volume do recipiente:

As moléculas de líquidos são mantidas mais próximas do

que as moléculas de gases, mas não de maneira tão rígida

de tal forma que as moléculas não possam deslizar umas

sobre as outras.



– Os sólidos são incompressíveis e têm forma e volume definidos:

As moléculas de sólidos estão mais próximas. As moléculas

estão unidas de forma tão rígida que não conseguem

deslizar facilmente umas sobre as outras.


deslizar facilmente umas sobre as outras.









A conversão de um gás em um líquido ou sólido requer que as moléculas se aproximem:– resfriamento ou compressão.

A conversão de um sólido em um líquido ou gás requer que as moléculas se distanciem:

UmaUma comparaçãocomparação entreentrelíquidoslíquidos e e sólidossólidos

moléculas se distanciem: – aquecimento ou redução da pressão.

As forças que mantêm os sólidos e líquidos unidos são denominadasforças intermoleculares.



Ao aquecer uma substância iônica os íons vibram dentro do retículo até que deslizem uns sobre os outros, mas sem se afastar totalmente, caracterizando uma mudança de estado f ísico. No caso dos metais, a vibração ocorre entre os cátions do retículo, fazendo com que esta vibração vença a atração entre os cátions e os elétrons que se deslocam no retículo, caracterizando a mudança de

UmaUma comparaçãocomparação entreentrelíquidoslíquidos e e sólidossólidos

elétrons que se deslocam no retículo, caracterizando a mudança de estado físico.Quando tentamos explicar a mudança de estado de uma substância molecular, não conseguimos fazê-lo baseados apenas nas ligações covalentes entre os átomos. Pois, embora todas as substâncias moleculares liguem seus átomos uns aos outros por ligações covalentes, existe diferença quanto as suas propriedades físicas.



A ligação covalente que mantém uma molécula unida é uma forçaintramolecular.

A atração entre moléculas é uma força intermolecular.Forças intermoleculares são muito mais fracas do que as forças

intramoleculares (por exemplo, 16 kJ mol-1 versus 431 kJ mol-1

Forças intermolecularesForças intermoleculares

intramoleculares (por exemplo, 16 kJ mol-1 versus 431 kJ mol-1

para o HCl). Quando uma substância funde ou entra em ebulição, forças

intermoleculares são quebradas (não as ligações covalentes).






Força dipolo-dipolo

Força íon-dipolo

Forças de van der Waals

Força dispersão de London

Ligações de hidrogênio

van der Waals



Forças íon-dipoloA interação entre um íon e um dipolo (por exemplo, água).A mais forte de todas as forças intermoleculares.


Exemplo: NaCl em água




Força íon-dipolo





van der Waals




Forças dipolo-dipolo



Forças dipolo-dipolo As forças dipolo-dipolo existem entre moléculas polares neutras.As moléculas polares necessitam ficar muito unidas.Mais fracas do que as forças íon-dipolo.Há uma mistura de forças dipolo-dipolo atrativas e repulsivas quando

as moléculas se viram.


as moléculas se viram.Se duas moléculas têm aproximadamente a mesma massa e o

mesmo tamanho, as forças dipolo-dipolo aumentam com o aumento da polaridade.



Forças dipolo-dipolo


Considerando que os PF e PE de uma substância são as temperaturasnecessárias para que suas moléculas separem-se, caracterizando assim amudança de estado físico, podemos, então, fazer a aval iação da força deatração entre as moléculas observando essas temperaturas. Maiores pontos deatração entre as moléculas observando essas temperaturas. Maiores pontos defusão e ebulição corresponderão a moléculas mais difíceis de separar, devido amaior força de atração intermolecular.




Força íon-dipolo





van der Waals




Forças de dispersão de London



Forças de dispersão de LondonA mais fraça de todas as forças intermoleculares.É possível que duas moléculas adjacentes neutras se afetem.O núcleo de uma molécula (ou átomo) atrai os elétrons da molécula

adjacente (ou átomo).Por um instante, as nuvens eletrônicas ficam distorcidas.


Por um instante, as nuvens eletrônicas ficam distorcidas.Nesse instante, forma-se um dipolo (denominado dipolo

instantâneo).



Forças de dispersão de LondonUm dipolo instantâneo pode induzir outro dipolo instantâneo em

uma molécula (ou átomo) adjacente.As forças entre dipolos instantâneos são chamadas forças de

dispersão de London.




Forças de dispersão de LondonPolarizabilidade é a facilidade com que a distribuição de cargas em

uma molécula pode ser distorcida por um campo elétrico externo.Quanto maior é a molécula (quanto maior o número de elétrons)

mais polarizável ela é.As forças de dispersão de London aumentam à medida que a massa

molecular aumenta.


molecular aumenta.Existem forças de dispersão de London entre todas as moléculas.As forças de dispersão de London dependem da forma da molécula.



Forças de dispersão de LondonQuanto maior for a área de superfície disponível para contato,

maiores são as forças de dispersão.As forças de dispersão de London entre moléculas esféricas são

menores do que entre as moléculas com formato de lingüiça.




Forças de dispersão de London





Força íon-dipolo





van der Waals






Ligação de hidrogênio




Ligação de hidrogênioCaso especial de forças dipolo-dipolo.A partir de experimentos: os pontos de ebulição de compostos com

ligações H-F, H-O e H-N são anomalamente altos.Forças intermoleculares são anomalamente fortes.




Ligação de hidrogênioA ligação de H necessita do H ligado a um elemento eletronegativo

(mais importante para compostos de F, O e N).– Os elétrons na H-X (X = elemento eletronegativo) encontram-se

muito mais próximos do X do que do H.– O H tem apenas um elétron, dessa forma, na ligação H-X, o H


– O H tem apenas um elétron, dessa forma, na ligação H-X, o H δ+ apresenta um próton quase descoberto.

– Conseqüentemente, as ligações de H são fortes.



Forças intermolecularesForças intermolecularesLigação de hidrogênio



Nos sólidos as moléculas estão mais próximas quandocomparado aos líquidos!

Mas, então por que o gelo bóia sobre a água líquida?





Ligação de hidrogênio



Ligação de hidrogênioAs ligações de hidrogênio são responsáveis pela:

– Flutuação do geloAs moléculas nos sólidos são normalmente mais unidas do

que nos líquidos;Portanto, os sólidos são mais densos do que os líquidos.O gelo é ordenado com uma estrutura aberta para otimizar a


O gelo é ordenado com uma estrutura aberta para otimizar a ligação H.

Conseqüentemente, o gelo é menos denso do que a água.Na água, o comprimento da ligaçao H-O é 1,0 Å.O comprimento da ligação de hidrogênio O…H é 1,8 Å.O gelo tem águas ordenadas em um hexágono regular aberto.Cada δ+ H aponta no sentido de um par solitário no O.






Existem quatro tipos de sólidos:– Moleculares (formados a partir de moléculas) – normalmente

macios, com pontos de ebulição baixos e condutividade ruim.– Rede covalente (formada de átomos) – muito duros, com

pontos de fusão muito altos e condutividade ruim.

Ligações nos sólidosLigações nos sólidos

pontos de fusão muito altos e condutividade ruim.– Iônicos (formados de íons) – duros, quebradiços, com pontos

de ebulição altos e condutividade ruim.– Metálicos (formados a partir de átomos de metais) – macios ou

duros, pontos de ebulição altos, boa condutividade, maleáveis e dúcteis.






Sólidos molecularesForças intermoleculares: dipolo-dipolo, dispersão de London e

ligações de H.Forças intermoleculares fracas dão origem a baixos pontos de fusão.Gases e líquidos à temperatura ambiente normalmente formam

sólidos moleculares em baixa temperatura.


sólidos moleculares em baixa temperatura.O empacotamento denso de moléculas é importante (já que elas não

são esferas regulares).



Sólidos covalentesForças intermoleculares: dipolo-dipolo, dispersão de London e

ligações de H.Átomos mantidos unidos em redes grandes.Exemplos: diamante, grafite, quartzo (SiO2), silicone carbide (SiC) e

nitrito de boro (BN).


nitrito de boro (BN).No diamante:

– Cada átomo de C tem um número de coordenação igual a 4; cada átomo de C é tetraédrico, há um arranjo tridimensional de átomos.

– O diamante é duro e tem um alto ponto de fusão (3550 °C).



Sólidos covalentes




Sólidos covalentesNo grafite

– cada átomo de C é ordenado em um anel hexagonal plano;– camadas de anéis interconectados são sobrepostas;– a distância entre os átomos de C é próxima à do benzeno (1,42

Å versus 1,395 Å no benzeno);


Å versus 1,395 Å no benzeno);– a distância entre as camadas é grande (3,41 Å);– Os elétrons movimentam-se em orbitais deslocalizados (bom

condutor).



Sólidos iônicos

Íons (esféricos) mantidos unidos por forças eletrostáticas de atração.Há algumas classificações simples para tipos de rede iônica.





Sólidos iônicos



Sólidos metálicos

Os sólidos metálicos têm átomos metálicos com arranjos emedh(denso hexagonal), cfc (cúbico de face centrada) ou ccc (cúbicode corpo centrado).

O número de coordenação para cada átomo é 8 ou 12.


O número de coordenação para cada átomo é 8 ou 12.Problema: a ligação é forte demais para a dispersão de London e não

há elétrons suficientes para ligações covalentes.Solução: os núcleos de metal flutuam em um mar de elétrons.






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