Forças Intermoleculares: Dipolo Permanente e Dipolo Induzido


Trata-se de forças existentes entre moléculas que se apresentam em duas formas:

1)    Forças de dípolo permanente
São ligações entre moléculas polares. Experimen­talmente são evidenciadas pelo fato de as substâncias polares apresentarem pontos de fusão e ebulição mais elevados que as substâncias apoiares de massas moleculares semelhantes. São orientadas de tal modo que a extremidade negativa de um dipolo se aproxima da extremidade positiva de outros dipolo. Essas forças de natureza elétrica são as forças de dipolo permanente e tornam o material coeso no estado líquido ou sólido.

Forças Intermoleculares

Pontes de hidrogênio ou ligações de hidrogênio (caso especial)

Acontece entre moléculas muito polares, onde a diferença de eletronegatividade é muito acentuada, tendo H numa das extremidades da “ponte”. Isto se verifica quando H está ligado a F, O e N. Normalmente, as pontes de hidrogênio acontecem quando a substância se encontra no estado líquido ou sólido. Vejamos a água como exemplo. As linhas tracejadas representam pontes de hidrogênio. (ligação dipolo-dipolo).

No estado líquido, há ligações de hidrogênio entre as moléculas de água. Como há movimento das moléculas, as ligações de hidrogênio se quebram e se restabelecem em seguida. No estado sólido as ligações de hidrogênio entre as moléculas de água são fixas e direcionadas segundo o ângulo de 104°,5^entre suas ligações. Devido à direção das ligaçõe-7 de hidrogênio na água sólida, ficam espaços vazios entre a: moléculas, responsáveis pelo aumento de volume ao congelar.

Aumentando o volume, diminui a densidade. Temos: d . H20(0 = lg/cm3     e     d . H20(s) = 0,9 g/cm3

2)     Forças de dipolo induzido
Pequenas forças de atração, mesmo em moléculas apoiares, devido à indução eletrostática. Um corpo neutro possui a mesma quantidade de cargas positivas e negativas, distribuídas simetricamente, dando carga total zero. Sendo assim, aproximemos desse corpo neutro um outro carregado, por exemplo, positivamente. A presença das cargas positivas atrairá elétrons para o lado do corpo carregado, e o corpo neutro perderá a simetria de cargas, ficando polarizado. Este fenômeno se denomina polarização por indução.

a) N° de elétrons por molécula – as forças serão tanto maiores quanto maior for o número de elétrons por molécula.
b) Superfície de contato entre as moléculas – quanto maior a superfície de contato, maior é a atração de Van der Waals.

Portanto, este tipo de ligação intermolecular acontece entre moléculas apoiares e átomos de gases nobres, quando elas ficam polarizadas devido a deslocamentos de seus elétrons e indução das moléculas vizinhas. Por exemplo: imaginemos moléculas de gás cloro (CI2) bem próximas (estado sólido ou líquido). Admitamos que uma deformação temporária da distribuição eletrônica de uma das moléculas provoca o aparecimento de uma polaridade na mesma. Essa polaridade provoca em moléculas vizinhas o aparecimento de dipolos induzidos. Assim, as moléculas que eram apoiares tornam-se ligeiramente polarizadas e seus pólos diferentes ficarão sujeitos a atrações elétricas. Essas forças provocam as denominadas ligações de Van der Waals. Quanto mais intensas as forças intermoleculares, maior será o ponto de ebulição (PE), pois, para separar as moléculas, será necessária mais energia.

Intensidade das forças: PH > FDP > FVDW

As pontes de hidrogênio (PM) são mais intensas que as forças de dipolo permanentes (FDP) e estas, mais intensas que as forças de Van der Waals (FVDW).
Exemplo: PE. H20(0 = 100° > PE. CH4(g) = – 160°C.

Volatilidade

Passagem do líquido ao estado gasoso, a temperaturas relativamente baixas. Também se chama evaporação. As moléculas intensamente unidas apresentam menor volatilidade e maior ponto de ebulição. As moléculas fracamente unidas apresentam maior volatilidade e menor ponto de ebulição.

As ligações de Van der Waals são bastante fracas e só têm importância quando as moléculas estão bem próximas. Isto equivale dizer que no estado gasoso elas são desprezíveis. Mas, são essas ligações que mantêm unidos os átomos (gás nobre) ou moléculas apoiares quando nos estados sólido e líquido.

Éter dimetilico

Capacidade que uma determinada substância A tem de se dissolver totalmente em outra, B, de modo a formar uma mistura homogênea a certa temperatura e pressão.
v     soluto polar é solúvel em solvente polar devido às interações.
v     soluto apoiar é solúvel em solvente apoiar devido aos encaixes das moléculas.

Ressonância

Mantendo os núcleos no mesmo lugar, se for possível mudar a posição de ligação pi, ocorre ressonância.

A estrutura do benzeno

A estrutura de Kekulé para o benzeno (C6H6) admitia três ligações duplas alternadas. No entanto, o comprimento da ligação dupla carbono-carbono no benzeno (l, 40Â) e da ligação simples (l, 54Â). Isso significa que no benzeno a ligação carbono-carbono não é dupla nem simples: é uma ligação intermediária.

Essas estruturas são chamadas formas canônicas, pois elas não existem. A verdadeira estrutura do benzeno apresenta uma ligação pi deslocalizada, isto é, uma nuvem eletrônica ligando os 6 átomos de carbono formada pela superposição dos orbitais p.

Ligação n deslocalizada

Observe que:

1. as formas canônicas não existem.
2. só existe uma estrutura para o benzeno, que é intermediária a essas duas estruturas (o híbrido de ressonância).
3. não existe equilíbrio entre as formas canônicas, pois estas não existem.
4. átomo não sai do lugar.