Você deve ter notado que diferentes substâncias têm pontos de ebulição amplamente variados. O etanol, por exemplo, ferve a uma temperatura inferior à da água. O propano é um hidrocarboneto e um gás, enquanto a gasolina, uma mistura de hidrocarbonetos, é um líquido à mesma temperatura. Você pode racionalizar ou explicar essas diferenças pensando na estrutura de cada molécula. No processo, você obterá alguns novos insights sobre a química cotidiana.
Pense sobre o que mantém as moléculas unidas em um sólido ou líquido. Todos eles têm energia - em um sólido, eles estão vibrando ou oscilando e em um líquido eles estão se movendo em torno uns dos outros. Então, por que eles simplesmente não se separam como as moléculas de um gás? Não é apenas porque sentem a pressão do ar circundante. Claramente, as forças intermoleculares os estão mantendo juntos.
Lembre-se de que, quando as moléculas de um líquido se libertam das forças que as mantêm juntas e escapam, elas formam um gás. Mas você também sabe que superar essas forças intermoleculares exige energia. Conseqüentemente, quanto mais moléculas de energia cinética naquele líquido têm - quanto mais alta a temperatura, em outras palavras - mais delas podem escapar e mais rápido o líquido evapora.
Conforme você continua aumentando a temperatura, você eventualmente alcançará um ponto onde bolhas de vapor começam a se formar sob a superfície do líquido; em outras palavras, começa a ferver. Quanto mais fortes forem as forças intermoleculares no líquido, mais calor será necessário e mais alto será o ponto de ebulição.
Lembre-se de que todas as moléculas experimentam uma atração intermolecular fraca chamada força de dispersão de London. Moléculas maiores experimentam forças de dispersão London mais fortes e moléculas em forma de bastão experimentam forças de dispersão London mais fortes do que moléculas esféricas. O propano (C3H8), por exemplo, é um gás à temperatura ambiente, enquanto o hexano (C6H14) é um líquido - ambos são feito de carbono e hidrogênio, mas hexano é uma molécula maior e experimenta uma dispersão londrina mais forte forças.
Lembre-se de que algumas moléculas são polares, o que significa que têm carga parcial negativa em uma região e carga parcial positiva em outra. Essas moléculas são fracamente atraídas umas pelas outras, e esse tipo de atração é um pouco mais forte do que a força de dispersão de Londres. Se tudo o mais permanecer igual, uma molécula mais polar terá um ponto de ebulição mais alto do que uma mais apolar. o-diclorobenzeno, por exemplo, é polar, enquanto o p-diclorobenzeno, que tem o mesmo número de átomos de cloro, carbono e hidrogênio, é apolar. Consequentemente, o o-diclorobenzeno tem um ponto de ebulição de 180 graus Celsius, enquanto o p-diclorobenzeno ferve a 174 graus Celsius.
Lembre-se de que as moléculas nas quais o hidrogênio está ligado ao nitrogênio, flúor ou oxigênio podem formar interações chamadas ligações de hidrogênio. As ligações de hidrogênio são muito mais fortes do que as forças de dispersão de London ou a atração entre as moléculas polares; onde estão presentes, eles dominam e elevam substancialmente o ponto de ebulição.
Tome água, por exemplo. A água é uma molécula muito pequena, então suas forças de Londres são fracas. Como cada molécula de água pode formar duas ligações de hidrogênio, entretanto, a água tem um ponto de ebulição relativamente alto de 100 graus Celsius. O etanol é uma molécula maior do que a água e experimenta forças de dispersão de Londres mais fortes; uma vez que tem apenas um átomo de hidrogênio disponível para ligações de hidrogênio, entretanto, ele forma menos ligações de hidrogênio. As forças maiores de Londres não são suficientes para compensar a diferença, e o etanol tem um ponto de ebulição mais baixo do que a água.
Lembre-se de que um íon tem carga positiva ou negativa, por isso é atraído por íons com carga oposta. A atração entre dois íons com cargas opostas é muito forte - muito mais forte na verdade do que as ligações de hidrogênio. São essas atrações de íons que mantêm os cristais de sal juntos. Você provavelmente nunca tentou ferver água salgada, o que é bom porque o sal ferve a mais de 1.400 graus Celsius.
Classifique as forças interiônicas e intermoleculares em ordem de força, como segue:
Íon-íon (atrações entre íons) Ligação de hidrogênio Íon-dipolo (um íon atraído por uma molécula polar) Dipolo-dipolo (duas moléculas polares atraídas uma pela outra) Força de dispersão de Londres
Observe que a intensidade das forças entre as moléculas em um líquido ou sólido é a soma das diferentes interações que elas experimentam.