Foras IntermolecularesSe no existissem todas as substncias
moleculares seriam gasosas
+
+Interaces de KeesomEntre dipolos permanentes
Foras de van der WaalsElectrostticas (p.e., entre dipolos)
Foras IntermolecularesSe no existissem todas as substncias
moleculares seriam gasosas
Foras de van der WaalsElectrostticas (p.e., entre dipolos)
Interaces de KeesomEntre dipolos permanentes
( ) 620
22
21 1
432
rKTEK
=
+ + Interaces de Debyedipolo permanente-dipolo induzido
620
2
)4(2
rED
=
dipolopermanente
dipoloinduzido
i = E
Interaces de Londondipolo instantneo-dipolo induzido(ou foras dispersivas)
620
2
)4(43
rEIEL
=
++
+ +
++
+ +
Foras Intermoleculares
nrbEI
kTrE +
++= 22
22
21
620 4
3232
)4(1
Keesom Debye London
foras atractivas(longas distncias) foras repulsivas(curtas distncias)
E
r 0
E 0
VDWr 2rVDW
2rcovDistncia mdia
entre as molculas no estado
agregado (lquido ou slido)
Hvap ou Hsub
Raios de van der Waals, rVDW
1,450,65 (+2)1,712. Mg
1,540,95 (+1)2,311. Na
(0,65)1,610. Ne
0,711,36 (1)1,5 1,69. F
0,731,40 (2)1,58. O
0,751,557. N
0,771,65 1,76. C
1,340,60 (+1)1,83. Li
(0,5)1,82. He
0,371,2 1,451. H
rcovrion (est. ox.)rVDWElemento
Usados como critrio para determinar a existncia de interaces entre tomos
373,111,302,150,448,691,481,84H2O
239,87,073,520,373,182,211,50NH3
1885,054,020,240,792,631,03HCl
206,85,525,240,1200,1643,580,78HBr
237,66,216,180,0270,0065,400,38HI
812,092,090,0020,00011,990,12CO
762,032,030,0000,0001,630Ar
Ponto deebulio/K
TotalLondonDebyeKeesomPolarizabilidade/10-24 cm3
Momento dipolar /DExemplo
Energia das interaces de van der Waals (kcal/mol)
373,111,302,150,448,691,481,84H2O
239,87,073,520,373,182,211,50NH3
1885,054,020,240,792,631,03HCl
206,85,525,240,1200,1643,580,78HBr
237,66,216,180,0270,0065,400,38HI
812,092,090,0020,00011,990,12CO
762,032,030,0000,0001,630Ar
Ponto deebulio/K
TotalLondonDebyeKeesomPolarizabilidade/10-24 cm3
Momento dipolar /DExemplo
Energia das interaces de van der Waals (kcal/mol)
-Interaces de London so as mais importantes (excepto para molculas muito pequenas e muito polares).
-Dependem da polarizibilidade (), que se pode avaliar qualitativamente pelo n de e-s da molcula.
- NH3 e H2O parecem ser casos parte
Foras Intermoleculares
Energia de coeso entre molculas
Viscosidade Ponto de ebulio (PE) Ponto de fuso (PF)Solubilidade
Balano das interaces:Soluto-soluto
Solvente-solventeSoluto-solvente
Igual dissolve igual
s S
SS
S
S
S
S
S
S
S
S
S
S
SS
s
ss
s
ss
s
s
s
s
s
S
SS
S
S
S
S
S
S SS
S
S
SS
Soluto
Solvente
Soluo
Foras IntermolecularesSolubilidade
s s S S s S
Interaces semelhantes solubilidade mxima
Exemplos
3,020,55108111,94,010Xnon
2,160,39152157,32,460Kripton
1,5600,281185,8189,41,630Argon
0,4310.080246248,60,392Non
0,0200,005268,9269,70,203Hlio
vapH/ kcal mol-1
fusH/ kcal mol-1
P. E. / CP. F. / CPolariz.10-24 cm3
Dependncia com (ou seja, com o n de e-s)
He Ne
ArKr
XeCH4
SiH4GeH4
SnH4
0
1
2
3
4
5
vap
H /
kca
lmol
-1
He NeAr
KrXeCH4
SiH4GeH4
SnH4
-300
-200
-100
0
P. E
. / C
Dependncia clara: > n e-s (> ) coeso mais forte
Relao energia de coeso foras de van der Waals
ExemplosDependncia com
(polaridade da molcula)
+50,678,08Trimetilamina (CH3)3N
60,498,36Isobutileno (CH3)2C=CH2
1008,36Isobutano (CH3)3CH
P.E. / CMomento Dipolar / DPolariz. / 10-24 cm3Molcula
Dependncia mal definida:
Molculas pequenas: PE segue o , mas a variao pouco acentuada
Relao energia de coeso foras de van der Waals
ClCl
Cl
Cl
Cl
Cl
NO2NO2
NO2
NO2
NO2
NO2
307 (subl.)0 10
3033,89 10
3196,0 10
1830 15
1821,72 15
1802,50 15
P.E. / CMomento Dipolar / DPolariz. / 10-24 cm3
Dependncia com (polaridade da molcula)
Molculas maiores: PE no segue o !
Relao energia de coeso foras de van der Waals
Avaliao da coeso entre molculas,ou seja, das Foras Intermoleculares
Foras de London predominam crescem com o n de e-s (com )
Excepto para molculas pequenas (< 15 e-s) com muito elevado.Neste caso predominam as foras de Keesom e de Debye, que
crescem com .
H2C CH2O
781,813,84(CH3)FFluoreto de metilo,
+651,703,00CH3OHlcool metlico,
1001,851,59H2Ogua,
181,910,8HFFluoreto de hidrognio,
111,905,2xido de etileno,
791,705,2CH3CH2OHlcool etlico,
P.E. / CMomento Dipolar / DPolariz. / 10-24 cm3Molcula
Mas h umas molculas que no colaboram feitios!
Mas h umas molculas que no colaboram feitios!
CH4SnH4
GeH4SiH4
SbH3
AsH3
NH3
PH3
HI
HBr
HCl
HF
H2TeH2Se
H2S
H2O
-200
-100
0
P. F
. / C
CH4
SnH4
GeH4SiH4
SbH3
AsH3NH3
PH3
HI
HBr
HCl
HF H2Te
H2Se
H2S
H2O
-200
-100
0
100
P. E
. / C
SiH4GeH4 SnH4
CH4
PH3
NH3
AsH3 SbH3
HF
HCl HBr HI
H2O
H2S H2SeH2Te
1
3
5
7
9
vap
H /
kcal
mol
-1
Molculas com N, O e F no seguem a ordem das foras de London (n de e-s ou )
Ligaes de H
++A H XA'
A, A tomos electronegativos:N, O, F, ou Cl e S (menos).
+
+A H
XA'
Direccionais: > 165
Mais fortes que interaces de van der Waals
Natureza?
Electrosttica Covalente
A TOM explica com facilidade molculas com HH em ponte
x
yz
12
1s
H-
2 = 2
1
3
H
HHH B
H HHB
B HHH
BHH H
x
yz
12
1s
2 = 2
1
3
H F F-
F H F-B HH
BHH
x
yz
1
2
3
4
2'
1'
BHH
H
HHB
H
H
H
1
5
2
6
3 = 2
4 = 4
B2H6B2H7 HF2
Ligaes de HPE e PF
Metanol, CH3OH PE = 65 CMetanotiol, CH3SH PE = 6 C
ter etlico (C2H5)2O PE = 35 CTioter etlico (C2H5)2S PE = 92 C
H2C
H2C
N
CHCH3
CH2
H
H2C
H2C
N
CH2
CH2
CH3N-metilpirrolidina
PE = 81 C2-metilpirrolidina
PE = 100 C
C2HC OH2HC OH2HC OH2H
HHHH
HHHH
p.eb. = 185Cp.eb. = 191Cp.eb. = 230Cp.eb. = 290C
OC2H5
OC2H5
OC2H5
OC2H5 C2
C
C2
C
C OC2H52
OHCC OH
2 OHC
OC2H5
Ligaes de HPE e PF Intra vs. Intermolecular
NO
HO
O
HO
N
O
O
orto-nitrofenolPF = 44 C
para-nitrofenolPF = 114 C
CO
HO
H
HO
orto-hidroxobenzaldedoPF = 7 C
PE = 196 C
meta-hidroxobenzaldedoPF = 107 CPE = 240 C
CO
H
Ligaes de HSolubilidade
lcois: ROH
Aminas 1as: NH2R
Aminas 2as: NHR2
Solveis em H2O Insolveis em H2Oteres: ROR
Aminas 3as: NR3
steres: RCOOR
Hidrocarbonetos: CnHm
HO
OH
H
HO
H
OOHH
HOH2CH
CH2OH
H
HO H
H OHO
HOH2C
Sacarose
lcool polivinlico
n
CH2
CH
OH
CH2
CH
OH
CH2
CH
OHOH
CH
CH2
Ligaes de HConstantes de acidez, Ka
HOC
CC
COH
O
OH
H
cido fumrico (trans-propenodiico)K1 = 9.6 10-4 K2 = 4.1 10-5
K1/K2 = 23
C C
C OH
O
H H
cido maleico (cis-propenodiico)K1 = 1.2 10-2 K2 = 6.0 10-7
K1/K2 = 2 104
OC
OH
?C C
C O
O
H H
OC
OH
Ligaes de HEstruturas
H C NH C NH C NNCHLinear
HF
HF
HF
HFF
HF
HF
Ziguezague
H
HOC
OH
O H
OC
O
H OC
O
OC
O
H OC
O
H OC
O
OC
HCN
HF
H2C2O4
Folhas
Ligaes de HEstruturas
HB
H
OO
OH
O
H
HH O
OH
OB
H
O
OH
OH
OH
O
B
O
O O
BH
O
H H
O
B
OH
O
H H
HB
OOOH
HHO O
B
O
B
OH
H3BO3
Folhas
Ligaes de HEstruturas
1.01 1.46
Ligaes de HEstrutura secundria das protenas
C
NH2
CO2H
R
H
-H2OC C
R
NO
OHH
HH
C
H
C
R
NO
OHH
H C
H
C
R
N
O
H
H
C
H
C
R
NO
OHH
-aminocido
Amida ligao peptdica
C NC
O
H
C
CN
C
O
H
CN
C
O
H
CN
C
O
H
CN
C
O
H
CN
C
O
H
polipeptdeo: > 50 aminocidos protena
Ligaes de H C=O----HN
Estrutura secundria das protenas
Ligaes de HEstrutura secundria das protenas
Folhas plissadas Hlice
Ligaes de HEstrutura secundria das protenas
Ligaes de HEstrutura secundria das protenas
Ligaes de HEstrutura secundria das protenas
Hemoglobina
Grupo Hemo
Sai...
Entra...
NFe
N N
N
CO2
NFe
N N
N
O2
Avaliao de Propriedades FsicasPF, PE, viscosidade, dureza, etc.
PF
Substncias moleculares
H2O, O2, etc.
Foras intermoleculares:Lig. H > Foras vdWForas de vdW: N de e-s () excepto para molculas pequenas (< 15 e-s) muito polares ().
MetaisFe, Co, Zn,
etc.Slidos InicosNaCl, CaCl2, etc.
Energia reticular, U(atraco entre ies opostos)
grau de preenchimentoda banda d
Slidos Covalentes
diamante, grafite (C),SiO2, Si, Ge, ZnS, etc.
ligaes covalentesdireccionais (3D)