Objetivos de aprendizagem
- Definir as forças de Van der Waals.
- Descreva as interações dipolo-dipolo.
- Descreva as forças de dispersão de London.
Como manter a calma?
Dispositivos de imagem por ressonância magnética (NMR) usam nitrogênio líquido para resfriar os ímãs supercondutores. O nitrogênio é um gás à temperatura ambiente e se liquefaz a -195,8 ° C. Seu vizinho na tabela periódica (oxigênio) ferve a -182,95 ° C. As interações entre as moléculas de nitrogênio (N 2) são mais fracas, então o ponto de ebulição é menor. As interações entre moléculas não polares dependem do grau de flutuação eletrônica dentro da molécula.
Forças de Van der Waals
O primeiro tipo de força intermolecular que nós considerará são as chamadas forças de van der Waals, em homenagem ao químico holandês Johannes van der Waals (1837-1923). As forças de Van der Waals são as forças intermoleculares mais fracas e consistem em forças dipolo-dipolo e forças de dispersão.
Forças dipolo-dipolo
Forças dipolo-dipolo são as forças de atração que ocorrem entre os polares moléculas. Uma molécula de cloreto de hidrogênio tem um átomo de hidrogênio parcialmente positivo e um átomo de cloro parcialmente negativo. Em uma coleção de muitas moléculas de cloreto de hidrogênio, elas se alinharão de modo que as regiões de carga oposta das moléculas vizinhas fiquem próximas umas das outras.
Figura 1. As forças dipolo-dipolo são o resultado da atração da extremidade positiva de um dipolo para a extremidade negativa de um dipolo vizinho.
As forças dipolo-dipolo são semelhantes em natureza, mas muito mais fracas do que as ligações iônicas.
Forças de dispersão de Londres
As forças de dispersão também são consideradas um tipo de força de van der Waals e são as mais fracas de todas as forças intermoleculares. São frequentemente chamadas de forças de Londres em homenagem a Fritz London (1900-1954), que propôs sua existência pela primeira vez em 1930. As forças de dispersão de Londres são as forças intermoleculares que ocorrem entre átomos e entre moléculas não polares como resultado do movimento dos elétrons.
A nuvem de elétrons de um átomo de hélio contém dois elétrons, que normalmente podem ser igualmente distribuídos espacialmente ao redor do núcleo. No entanto, a qualquer momento, a distribuição de elétrons pode ser desigual, resultando em um dipolo instantâneo. Este dipolo fraco e temporário subsequentemente influencia os átomos de hélio vizinhos por meio da atração e repulsão eletrostática. Ele induz um dipolo nos átomos de hélio próximos.
Figura 2. Uma vida curta ou dipolo instantâneo em um átomo de hélio.
Os dipolos instantâneos e induzidos são fracamente atraídos um pelo outro. A força das forças de dispersão aumenta à medida que o número de elétrons nos átomos ou moléculas não polares aumenta.
O grupo de halogênio consiste em quatro elementos que tomam a forma de moléculas diatômicas não polares. A tabela abaixo mostra uma comparação dos pontos de fusão e ebulição para cada um.
| Molécula | Número total de elétrons | Ponto de fusão (° C) | Ponto de ebulição ( ° C) | Estado físico à temperatura ambiente |
| F 2 | 18 | -220 | -188 | gás |
| Cl 2 | 34 | -102 | -34 | gás |
| Br 2 | 70 | -7 | 59 | líquido |
| I 2 | 106 | 114 | 184 | sólida |
As forças de dispersão são mais fortes para moléculas de iodo porque têm o maior número de elétrons. As forças relativamente mais fortes resultam em pontos de fusão e ebulição que são os mais altos do grupo dos halogênios. Essas forças são fortes o suficiente para manter as moléculas de iodo próximas umas das outras no estado sólido à temperatura ambiente. As forças de dispersão são progressivamente mais fracas para bromo, cloro e flúor e isso é ilustrado em seus pontos de fusão e ebulição cada vez mais baixos. O bromo é um líquido à temperatura ambiente, enquanto o cloro e o flúor são gases, cujas moléculas estão muito mais distantes umas das outras. As forças intermoleculares são quase inexistentes no estado gasoso e, portanto, as forças de dispersão no cloro e flúor só se tornam mensuráveis à medida que a temperatura diminui e elas se condensam no estado líquido.
Resumo
- As forças de Van der Waals são interações fracas entre moléculas que envolvem dipolos.
- As moléculas polares têm interações dipolo-dipolo permanentes .
- As moléculas não polares podem interagir por meio das forças de dispersão de London.
Prática
Use o link abaixo para responder às seguintes perguntas:
- O que são atrações intermoleculares?
- Quão frio o hélio deve ficar antes de formar um líquido?
- Pode um grande número de moléculas ser mantidas juntas por forças de dispersão?
- As moléculas longas e finas desenvolvem dipolos mais fortes ou mais fracos do que as moléculas curtas de gordura?
Revisão
- Quais forças atrativas se desenvolvem entre as moléculas polares?
- O que cria as forças de dispersão de London ?
- As forças de dispersão de Londres são permanentes ou temporárias?
- As forças de dispersão para Cl 2 são mais fortes ou mais fracas que as de Br2? >
Glossário
- forças dipolo-dipolo: as forças de atração que ocorrem entre as moléculas polares
- forças de dispersão de Londres : As forças intermoleculares que ocorrem entre átomos e entre átomos moléculas larais como resultado do movimento dos elétrons.
- Forças de Van der Waals: A força intermolecular mais fraca e consiste em forças dipolo-dipolo e forças de dispersão.