Lista 7: Interações Atômicas e Moleculares - Ligações Químicas

Interacoes Atˆomicas e Moleculares Lista 7 Ligacoes Quımicas I 1 Questoes a Considerando o contexto de nosso curso explique o que sao ligacoes quımicas iˆonicas covalentes e metalicas Resposta No contexto da Mecˆanica Quˆantica ligacoes quımicas sao caracterizadas pela superposicao de funcoes de onda As diferentes ca tegorias referemse a forma como a densidade de carga esta distribuıda mais simetrica no caso da ligacao covalente e mais assimetrica no caso da ligacao iˆonica e a sua localizacao densidade de carga mais locali zada no caso das ligacoes iˆonica e covalente e delocalizada no caso da ligacao metalica Nao nao existe doacao compartilhamento ou mar de eletrons b Identifique os tipos de forcas intermoleculares que podem agir entre as moleculas das seguintes substancias NO2 N2H4 HF CH3OH CH3Cl CH2Cl2 CHCl3 e CCl4 Resposta NO2 dipolo N2H4 ligacao de hidrogˆenio HF ligacao de hidrogˆenio CH3OH ligacao de hidrogˆenio CH3Cl dipolo CH2Cl2 interacoes de London CHCl3 dipolo e CCl4 interacoes de London c Explique a diferenca entre interacoes inter e intramoleculares Resposta As interacoes intermoleculares ocorrem no interior da propria molecula Ja as interacoes intramoleculares ocorrem entre duas moleculas distintas Forcas intramoleculares sao aquelas pertencentes a moleculas que mantˆem os atomos juntos por exemplo as ligacoes quımicas entre eles Forcas intermoleculares sao atracoes entre as moleculas e que determinam muitas das propriedades fısicas das substˆancias d O que e uma ligacao de hidrogˆenio Resposta Uma ligacao de hidrogˆenio e interacao atrativa entre duas especies que surge de uma ligacao do tipo AHB onde A e B sao 1 elementos altamente eletronegativos usualmente nitrogˆenio oxigˆenio ou fluor e B possui um par de eletrons Do ponto de vista da Mecˆanica Quˆantica temos a superposicao entre os orbitais de A H e B Utili zando a aproximacao orbital o orbital de A o orbital 1s do hidrogˆenio e o orbital de B se superpoe resultando em um total de trˆes orbitais moleculares Um dele e um orbital ligante o segundo e chamado de quase naoliganteenergia muito proxima a dos orbitais atˆomicos e o terceiro e antiligante O orbital ligante e o quase nao ligante sao pre enchidos pelos eletrons de AH e o par de eletrons solitarios de B O orbital antiligante permanece vazio Entao dependendo do preenchi mento no orbital quase nao ligante os orbitais nao preenchidos podem abaixar a energia total do sistema e aumentarem a coesao da ligacao de hidrogˆenio e Considere as seguintes moleculas CH3OCH3 CH3COOH CH3CH2OH CH3CHO Quais formam ligacoes de hidrogˆenio Resposta Formam ligacoes de hidrogˆenio apenas CH3COOH e CH3CH2OH f Descreva que tipos de interacoes intermoleculares atrativas estao pre sentes numa solucao lıquida composta por dois tipos de molecula sendo uma polar e outra apolar Identifique a dependˆencia radial dessas interacoes Resposta Entre duas moleculas polares podemos ter as interacoes en tre dipolodipolo permanentes entre uma polar e outra apolar temos a possibilidade da inducao de um dipolo na molecula apolar e assim temos interacoes do tipo diplo permanentediplo permanente Alem disso entre duas moleculas apolares tambem podemos ter a inducao de dipolos assim surgindo as interacoes entre dois dipolos induzidos Todas estas diferentes interacoes tem a dependˆencia entre o potencial e a distˆancia entre duas moleculas na forma 1 r6 sendo todas consti tuintes das chamadas interacoes de van der Waals que sempre estao presentes na interacao entre moleculas Alem disso dependendo da composicao das moleculas se tivermos moleculas polares composta de um elemento eletronegativo comumente F O ou N e atomos de hidrogˆenio podemos ter o surgimento de ligacoes de hidrogˆenio g Ordene as seguintes substˆancias em ordem crescente de ponto de ebulicao CH4 1 CH3CH2OH 2 CH3CH2CH2OH 3 CH3CH3 4 e HOCH2CH2OH 5 Resposta Ordem Crescente de ponto de ebulicao 1 4 5 2 3 2 Problemas 2 a Calcule a resultante de dois momentos de dipolo com médulos de 15 D e 08 D que fazem entre si um angulo de 10950 Qual é valor do momento de dipolo resultante em unidades do SI Resposta Neste caso basta utilizarmos a relacao y er M2 2 te He cos Assim para os dados do enunciado yes 145 D Para converter de Debye para unidades do SI Cm basta usar a relagao 1D 333564 x 10739 Cm portanto Ures 482 x 10 Cm b Considere os compostos cloreto de potassio etanol benzeno e aceto nitrila indique se é mais solivel em HzO ou hexano CHy Justifique evidenciando as forgas intermoleculares envolvidas Resposta As moléculas polares cloreto de potassio etalnol e aceto nitrila sio soltiveis em Agua que também é polar enquanto que o benzeno apolar é soltivel em hexano apolar 3