Na CNTP o ponto de ebulição do pentano é
, enquanto o ponto de ebulição da água é
. Justifique estas diferenças com base nas forças intermoleculares.
Passo 1
Beleza, então a gente tem um exercício que compara os pontos de ebulição do pentano (
) e da água (
). O objetivo aqui é entender por que esses dois compostos têm pontos de ebulição tão diferentes, baseando-se nas forças intermoleculares. Vamos precisar mexer com conceitos de química como tipos de forças entre moléculas.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar o que são forças intermoleculares. Basicamente, são as atrações que mantêm as moléculas juntas em uma substância. Essas forças determinam propriedades físicas como o ponto de ebulição, pois quanto mais fortes elas são, mais energia (calor) é necessária para separar as moléculas e fazer a substância passar do líquido para o gás.
Passo 3
Existem alguns tipos principais de forças intermoleculares:
- Forças de Van der Waals (ou forças de dispersão de London): Presentes em todas as moléculas, mas mais fortes em moléculas maiores ou mais polares.
- Forças dipolo-dipolo: Ocorrem entre moléculas com polos positivos e negativos permanentes.
- Ligação de hidrogênio: Um tipo especial e muito forte de força dipolo-dipolo, que acontece quando o hidrogênio está ligado a um átomo altamente eletronegativo como oxigênio, nitrogênio ou flúor.
Passo 4
Vamos analisar o pentano primeiro. O pentano é uma molécula apolar, composta apenas por carbono e hidrogênio. Como é apolar, as únicas forças intermoleculares presentes são as forças de dispersão de London. Essas forças são relativamente fracas, o que significa que o pentano não precisa de muita energia para mudar de líquido para gás, resultando num ponto de ebulição baixo (
).
Passo 5
Agora, a água. A molécula de água é polar, com uma forte diferença de eletronegatividade entre o oxigênio e o hidrogênio, o que cria polos positivos e negativos. Além disso, a água pode formar ligações de hidrogênio, que são forças intermoleculares muito fortes. Essas ligações de hidrogênio exigem muita energia para serem quebradas, fazendo com que a água tenha um ponto de ebulição bem mais alto (
).
Passo 6
Então, resumindo, a diferença nos pontos de ebulição entre o pentano e a água se deve principalmente às forças intermoleculares presentes em cada substância. O pentano, com apenas forças de dispersão de London, tem um ponto de ebulição mais baixo, enquanto a água, com ligações de hidrogênio fortes, tem um ponto de ebulição muito mais alto.
Resposta
A diferença nos pontos de ebulição entre o pentano e a água se deve às forças intermoleculares presentes em cada um. O pentano, sendo apolar, possui apenas forças de dispersão de London, que são fracas, resultando em um ponto de ebulição baixo (
). Já a água é polar e pode formar ligações de hidrogênio, que são forças intermoleculares muito fortes, exigindo mais energia para a mudança de fase e, por isso, apresenta um ponto de ebulição mais alto (
).