Relação entre Força Intermolecular e Solubilidade das Substâncias
Ainda que a relação entre polaridade e solubilidade das substâncias defina que, de forma geral, solventes polares dissolvem solutos polares e substâncias apolares são dissolvidas por solutos também apolares, essa regra não justifica totalmente os casos de estudo sobre solubilidade. Um exemplo que permite compreender melhor as forças moleculares é a observação de que o açúcar é dissolvido pela água, enquanto o óleo permanece em sua superfície sem se misturar. Isso porque, apesar das moléculas do açúcar e da água serem polares e as de óleo serem apolares, a explicação detalhada para o fator da solubilidade dessas substâncias exige o conhecimento dos tipos de forças intermoleculares que elas apresentam. Primeiramente, é necessário lembrar que, em se tratando da intensidade, a ligação mais forte é a de hidrogênio. Em seguida, vem as chamadas forças de ligação de dipolo permanente e, por último, a força de dipolo induzido, a mais fraca entre todas as interações moleculares. Com essas informações, fica mais fácil compreender a relação entre a força intermolecular e a solubilidade dos elementos.
Os tipos de ligações intermoleculares
– Ligações de hidrogênio
As ligações de hidrogênio, também referidas como pontes de hidrogênio, ocorrem entre o hidrogênio e átomo de um elemento mais eletronegativo, entre os quais podemos citar o nitrogênio, o oxigênio e o flúor. Essa força molecular é típica de elementos polares. Aparecem tanto em estado sólido, quanto em estado líquido. A intensidade dessa interação molecular deve-se à atração entre um elemento muito eletropositivo, o hidrogênio e outro átomo de um elemento mais eletropositivo, como o flúor, oxigênio e nitrogênio. Exemplos: H20, NH3 e HF.
Como consequência das pontes de hidrogênios na água, está uma alta-tensão superficial. Isto é, as moléculas contidas no líquido tem a capacidade de atrair e serem atraídas pelas moléculas que as cercam, o que equilibra as forças de atração. No caso das moléculas nas superfícies, a atração somente acontece em relação às moléculas que se encontram dos lados ou abaixo. O resultado disso é que as ligações têm uma atração mais forte, que forma algo que se assemelha a uma película com característica elástica na superfície aquosa. Ainda que o fenômeno descrito possa ser observado em todas as substâncias líquidas, sua presença é mais acentuada na água. Devido à tensão superficial, alguns insetos conseguem mover-se sobre a água. Isso também explica o formato esférico das partículas de água.
– Ligações dipolo-dipolo
As ligações dipolo-dipolo são igualmente conhecidas como ligações de dipolo-permanente ou dipolar. Sua ocorrência é restrita a moléculas polares. Quando há uma molécula polar, um dos lados tem um átomo que é mais eletropositivo e outro cujo átomo é mais eletronegativo. Portanto, existe uma atração, mas ela é menos forte do que nas interações que envolvem pontes de hidrogênio. Destaca-se se aqui que é o dipolo negativo de uma molécula que se direciona para o dipolo de carga positiva da outra molécula.
– Ligações dipolo-induzido
Ligações de dipolo-induzido recebem, ainda, o nome de Forças de London ou Forças de Van der Waals. Típica das moléculas apolares, essas são as interações mais fracas de todas as possíveis ligações entre os elementos. São em torno dez vezes menos intensas do que as ligações dipolo-dipolo. Por sua pouca força, não possuem atração elétrica entre suas moléculas. Essas partículas permanecem isoladas e, em temperatura ambiente, são encontradas em estado gasoso. Mesmo que em pouca quantidade, por serem apolares, as moléculas de uma ligação com Força de Van de Walls têm elétrons que se movimentam com rapidez. Em certo momento, é possível que uma molécula conte com mais elétrons em um de seus lados do que do outro. Portanto, poderá se dizer que ela está polarizada temporariamente e que, a partir da indução elétrica, causará a polarização da molécula mais próxima. Essa atração é definida como Força de London. Exemplos: H2 e C02.
Como as ligações moleculares definem a solubilidade das substâncias
A partir do conhecimento dos três diferentes tipos de ligações moleculares e a intensidade de suas interações, consegue-se perceber com maior clareza que há uma relação entre esses fenômenos e o grau de solubilidade de cada substância. Isso porque, quando há interações mais fortes entre as moléculas do soluto e do solvente do que as formadas anteriormente, existe a capacidade de dissolução, em maior ou menor grau.
Por exemplo: na já mencionada mistura do açúcar com a água, tanto as moléculas da água (H20), quanto a do açúcar (sacarose – C12H22O11) são formadas por átomos que podem resultar em ligações de hidrogênio. Quando as duas substâncias são combinadas, a água é capaz de envolver as moléculas do açúcar que estavam unidas em forma de cristais e dissolvê-las. Devido à intensidade das pontes de hidrogênio, as moléculas da sacarose não se unem novamente. Em razão disso, é possível se dissolver 33 gramas de açúcar em 100 gramas de água em uma temperatura de 20°c. O óleo, por sua vez, tenta ligar-se à água, como prova o fato dele se espalhar pela superfície do solvente, mas a interação entre as moléculas de água (ponte de hidrogênio) é muito mais forte do que a que acontece entre as moléculas da água e do óleo.
