Forças intermoleculares

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As forças intermoleculares são as forças que mantém as moléculas de compostos químicos unidas entre si. Essas moléculas, que podem ser polares ou apolares, podem interagir por meio de forças intermoleculares do tipo dipolo-dipolo, dipolo induzido ou ligações de hidrogênio.

Polaridade das ligações

Sabe-se que as ligações covalentes se dão pelo compartilhamento de elétrons. Essas ligações covalentes podem ser classificadas como polares ou apolares.

Essa polaridade das ligações vem da eletronegatividade dos átomos que as compõem:

O par eletrônico será igualmente atraído pelos átomos da ligação se estes possuírem a mesma eletronegatividade.

Do contrário, a nuvem eletrônica vai ser atraída de maneira mais intensa pelo átomo que for mais eletronegativo, formando polos na ligação.

Ligação apolar

A ligação apolar acontece quando uma ligação covalente for realizada entre dois átomos com eletronegatividades iguais.

Exemplos:

O gás hidrogênio (H2): Esse gás é uma substância simples, formado por átomos iguais e consequentemente por átomos de mesma eletronegatividade.

Representação da molécula de hidrogênio com suas ligações e esferas de Van der Waals
Ligação apolar do hidrogênio.

O gás cloro (Cl2): Esse gás é uma substância simples, formado por átomos iguais e consequentemente por átomos de mesma eletronegatividade.

Representação da molécula de cloro com suas ligações e esferas de Van der Waals
Ligação apolar do cloro.

Ligação polar

A ligação polar será dada pela diferença entre as eletronegatividades dos átomos que a compõem.

Quando a ligação covalente for dada entre átomos com eletronegatividades distintas, o par eletrônico não irá ser compartilhado de maneira igual entre os núcleos atômicos. Desta forma, o átomo que for mais eletronegativo irá atrair a nuvem do par de elétrons compartilhado de maneira mais intensa.

Exemplo:

Ácido clorídrico (HCl): No ácido clorídrico a nuvem eletrônica do par de elétrons será atraída mais intensamente pelo átomo de cloro e por isso o elétron passará mais tempo próxima ao núcleo do Cloro.

Representação da molécula de HCl com suas ligações e esferas de Van der Waals
Ligação polar do ácido clorídrico.

Forças intermoleculares

Existem três tipos de forças intermoleculares, a força dipolo-dipolo, a ligação de hidrogênio e a força dipolo induzido. As forças de atração do tipo dipolo também podem ser nomeadas forças de Van der Waals.

Dipolo-dipolo

Também conhecida como atração dipolo permanente, a força de atração dipolo-dipolo é uma atração entre moléculas polares, exceto aquelas que apresentarem o hidrogênio (H) ligado ao flúor (F), oxigênio (O) ou nitrogênio (N). Estas são definidas como ligações de hidrogênio, como veremos a seguir.

Como as moléculas são polares, apresentando polos positivos e negativos, irão interagir de modo que o polo negativo de uma se uma com o polo positivo da outra.

Exemplo:

O ácido clorídrico (HCl) é um exemplo de atração dipolo permanente, uma vez que suas moléculas irão se ligar pelos polos opostos, sendo o átomo de Cl o polo negativo (\delta^{-}) e o de H, o positivo (\delta^{+}).

Ligações dipolo permanente entre moléculas de HCl
Ligações dipolo permanente entre moléculas de HCl.

Ligação de hidrogênio

A ligação de hidrogênio, ou ponte de hidrogênio, é um caso especial da atração dipolo permanente caracterizada pela ligação do átomo de hidrogênio ao flúor, oxigênio ou nitrogênio. Chamamos essa relação de “HFON”.

Essa força dipolo permanente recebe um nome especial devido à atração extremamente forte do hidrogênio com um dos três átomos mais eletronegativos (flúor, oxigênio e nitrogênio).

Exemplos:

Amônia (NH3)

Amônia e suas ligações

Água (H2O)

Ligação de hidrogênio para moléculas de água.Ligação de hidrogênio para moléculas de água.
Ligação de hidrogênio para moléculas de água.

Dipolo induzido

A força do tipo dipolo induzido, também conhecida como força de London, se dá entre moléculas apolares. Isso significa que essas moléculas não apresentam polos (positivo e negativo). Ainda assim, essa ligação é possível, pois, em alguns instantes, os elétrons da molécula podem se acumular em uma região específica, criando um polo positivo oposto ao polo negativo dado por esse acúmulo temporário de elétrons em uma região.

Quando essa molécula estiver próxima a outra, esse dipolo pode induzir os elétrons da outra molécula a se acumularem em uma região, fazendo com que moléculas apolares se tornem dipolos temporariamente.

Moléculas tornando-se dipolo por indução
Moléculas tornando-se dipolo por indução.

Exemplo:

CO2: O dióxido de carbono é um exemplo de molécula que pode se ligar com outras do mesmo tipo por uma atração dipolo induzido, uma vez que essa molécula é naturalmente apolar.

Propriedades físicas das substâncias

Quando uma ligação intermolecular é rompida ou criada ocorre uma mudança no estado físico da matéria ou uma dissolução da substância em outra substância. Algumas mudanças nas propriedades físicas são notáveis, como veremos a seguir.

Solubilidade

De forma geral, vale a regra que “semelhante dissolve semelhante”:

Substâncias iônicas e polares dissolvem-se em solventes polares. Assim, líquidos com característica polar tendem a ser solúveis em outros de mesma característica.

Sólidos apolares tendem a ser solúveis em solventes apolares e insolúveis em solventes polares.

Líquidos apolares costumam se misturar com facilidade, mas não se misturam com líquidos polares.

Para compostos iônicos, então, nota-se que compostos polares se misturam com outros polares e apolares com outros apolares.

A regra citada acima, contudo, não se faz tão eficientes para compostos orgânicos, como por exemplo o metanol, etanol e outros compostos do grupo álcool que são facilmente miscíveis com água.

Condutividade elétrica

Sendo a corrente elétrica o fluxo de partículas carregadas, corpos sem resistência à passagem de corrente são nomeados condutores elétricos e corpos com grande resistência são chamados de isolantes.

Os metais, por exemplo, são excelentes condutores elétricos devido a sua nuvem de elétrons livres, característica da ligação metálica.

As substâncias iônicas, quando líquidas, podem conduzir corrente elétrica devido a maior liberdade de movimento de seus íons.

Já as substâncias moleculares e os sólidos covalentes não conduzem corrente devido à ausência de íons livres, salvo as substâncias moleculares aquosas que se ionizem como os ácidos.

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