FORÇAS
INTERMOLECULARES
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Forças Intermoleculares
• Forças intermoleculares são as forças que ocorrem
entre uma molécula e a molécula vizinha.
• A existência de substâncias nos estados gasoso,
líquido e sólido resulta do efeito de forças
intermoleculares, as quais determinam a repulsão ou a
aproximação das partículas
• São fracas, se comparadas às ligações covalentes ou
iônicas
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Forças de Van der Waals
Podem surgir de 3 fontes:
1. Dipolo-dipolo induzido (ou Dipolo induzido – Dipolo
induzido) ou ainda Forças de dispersão ou Forças de
London **
2. Dipolo-dipolo (ou Dipolo permanente - Dipolo
permanente)
3. Pontes de Hidrogênio ou Ligação de Hidrogênio
** reconhecida pelo físico polonês Fritz London
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1. Dipolo-dipolo induzido: a presença de moléculas que
tem dipolos permanentes podem distorcer a distribuição
de carga elétrica em outras moléculas vizinhas, mesmo as
que não possuem dipolos (apolares), através de uma
polarização induzida. Esta interação é chamada de
dipolo-dipolo induzido.
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O momento de dipolo de um átomo ou molécula apolar
num campo elétrico externo é chamado de Dipolo
Induzido.
Se o campo elétrico for não uniforme, haverá uma força
elétrica resultante não nula atuando sobre o dipolo:Esta é
a força responsável pela conhecida atração de
pequeninos pedaços de papel por um pente carregado.
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Forças de London: mesmo em
moléculas que não possuem momento
de dipolo permanente existe uma força
de atração. Em um determinado
instante, o centro de carga negativa dos
elétrons e de carga positiva do núcleo
atômico poderia não coincidir. Esta
flutuação
eletrônica
poderia
transformar as moléculas apolares em
dipolos tempo-dependentes, mesmo
que, após um certo intervalo de tempo,
a polarização média seja zero.
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2.
Dipolo-dipolo: as moléculas de alguns materiais,
embora eletricamente neutras, podem possuir um dipolo
elétrico permanente. Devido a alguma distorção na
distribuição da carga elétrica, um lado da molécula e
ligeiramente mais "positivo" e o outro é ligeiramente
mais "negativo". A tendência é destas moléculas se
alinharem, e interagirem umas com as outras, por
atração eletrostática entre os dipolos opostos.
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3. Pontes de hidrogênio: As pontes de hidrogênio ou
ligações de hidrogênio são interações que ocorrem entre o
átomo de hidrogênio e dois ou mais átomos, de forma que
o hidrogênio sirva de elo entre os átomos com os quais
interagem.
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Ligação Hidrogênio: ocorre entre átomos de hidrogênio
ligados a elementos como o oxigênio, flúor ou nitrogênio,
com átomos de O, N ou F de outras moléculas. Esta
interação é a mais intensa de todas as forças
intermoleculares
Como
conseqüência
das
fortes
interações
intermoleculares, a água apresenta algumas propriedades
especiais. Alguns insetos, por exemplo, podem andar
sobre ela. Uma lâmina de barbear, se colocada
horizontalmente, também flutua na água. Isto deve-se à
tensão superficial da água.
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Tensão Superficial da Água: uma propriedade que faz
com o líquido se comporte como se tivesse uma
membrana elástica em sua superfície. Este fenômeno
pode ser observado em quase todos os líquidos, e é o
responsável pela forma esférica de gotas ou bolhas do
líquido.
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“Lagartixa de Van der Waals”
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Lagartixa van der Waals. Uma dúvida cruel tem
atormentado muitos cientistas: como, de fato, a lagartixa
consegue caminhar pelas paredes, mesmo no teto?
Alguns sugeriram que suas patas possuissem microventosas.
Entretanto, todas as tentativas de se provar a existência de tais
ventosas falharam: as lagartixas possuem tal comportamento
mesmo sob vácuo ou sobre uma superfície muito lisa e
molhada.
Em 1960, o alemão Uwe Hiller sugeriu que um tipo de força
atrativa, entre as moléculas da parede e as moléculas da pata
da lagartixa, fosse a responsável. Hiller sugeriu que estas
forças fossem as forças intermoleculares de van der Waals.
Tudo bem que elas mantenham moléculas unidas, mas... uma
lagartixa? Poucos deram crédito à sugestão de Hiller. Até que,
em um exemplar recente da revista Nature, Autumn escreveu
o artigo "Full, Adhesive force of a single gecko foot-hair"
(Autumn, K. et al., Nature 405, 681-685 (2000)), trazendo
evidências de que, de fato, são forças intermoleculares as
responsáveis pela adesão da pata da lagartixa à parede. Mais
precisamente entre a superfície e as moléculas dos "setae",
pelos microscópicos que cobrem as patas das lagartixas.
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• Hierarquia das Forças Intermoleculares:
Ponte de Hidrogênio >
força dipolo-dipolo >
força dipolo-dipolo induzido
PH >> DD>> DDI
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H
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O
O
H
O
H
H
As ligações intermoleculares são mais fracas do que as ligações
intramoleculares (ligações entre átomos que constituem as
moléculas).
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Forças intermoleculares mais fortes
Maior ponto de fusão
Quanto mais fortes as ligações intermoleculares, maior
será a energia posta em jogo para romper as ligações
entre moléculas, de forma que a que se dê a passagem do
estado sólido a líquido.
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Aumento da intensidade das forças intermoleculares
A coesão da matéria nos estados físicos, sólido, líquido e gasoso é
consequência da atração entre moléculas através das ligações
intermoleculares (ligação entre moléculas).
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H
H
H
O
S
H
H
H
O
• Ligação dipolo-dipolo
• Ligação por ponte de H
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A
A
B
+
+
-
Molécula
apolar
B
-
+
Dipolo
induzido
• A ligação de London depende :
- do número de elétrons;
- do tamanho da molécula;
- da forma da molécula.
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-
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9F
;
17
Cl
;
35
Br
;
53
I
À medida que o raio atômico aumenta (aumento do
nº de elétrons) as forças de dispersão de London são
mais fortes, daí que, à temperatura ambiente o flúor
e o cloro são gases, o bromo é líquido e o iodo é
sólido.
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