O butano e o isobutano (metil-propano) são hidrocarbonetos isômeros e ambos possuem a fórmula
. Levando em consideração a força das interações intermoleculares, qual das duas substâncias possui o menor ponto de ebulição? Explique.
Passo 1
Primeiro, vamos entender o que a questão está pedindo. Temos duas substâncias, butano e isobutano (também conhecido como metil-propano), que são isômeros, ou seja, têm a mesma fórmula molecular
, mas estruturas diferentes. O objetivo é determinar qual dessas substâncias tem o menor ponto de ebulição, levando em conta a força das interações intermoleculares. Para resolver isso, vamos precisar entender sobre isomeria estrutural e tipos de forças intermoleculares.
Passo 2
Vamos começar identificando as estruturas dessas duas substâncias. O butano é um hidrocarboneto de cadeia linear, enquanto o isobutano é ramificado. A diferença na estrutura afeta como as moléculas interagem umas com as outras.
Passo 3
Agora, precisamos entender as interações intermoleculares envolvidas. As principais forças intermoleculares em hidrocarbonetos são as forças de dispersão de London (também conhecidas como forças de van der Waals). Essas forças dependem da superfície de contato entre as moléculas e da massa molecular.
Passo 4
Em moléculas lineares como o butano, há uma maior área de superfície de contato entre as moléculas, o que intensifica as forças de dispersão. Já em moléculas ramificadas como o isobutano, a área de superfície de contato é menor, resultando em forças de dispersão mais fracas.
Passo 5
A força das interações intermoleculares está diretamente relacionada ao ponto de ebulição. Quanto mais fortes as interações, maior o ponto de ebulição, pois é necessário mais energia para separar as moléculas.
Passo 6
Comparando as duas substâncias:
- Butano: Estrutura linear, maior área de superfície de contato, forças de dispersão mais fortes.
- Isobutano: Estrutura ramificada, menor área de superfície de contato, forças de dispersão mais fracas.
Resposta
O isobutano possui o menor ponto de ebulição em comparação ao butano, porque sua estrutura ramificada resulta em forças intermoleculares mais fracas devido à menor área de superfície de contato entre as moléculas.