Faça o que se pede em cada item abaixo.
a) O etilenoglicol, CH2(OH) CH2(OH), componente principal de muitos líquidos para radiador de automóvel, é ligeiramente viscoso, pouco volátil a temperatura ambiente e tem temperatura de ebulição de 198^circ C. O pentano, C5 H12, tem massa molar pouco maior que a do etilenoglicol, é um líquido pouco viscoso, muito volátil a temperatura ambiente, com temperatura de ebulição de 36^circ C. Explique as diferenças entre as propriedades físicas dos dois compostos.
b) Quando se substitui, no benzeno, C6 H6, um átomo de hidrogênio, as temperaturas de ebulição se alteram. Explique a ordem das seguintes temperaturas de ebulição: C6 H6(80^circ C) ; C6 H5 Cl(132 ^circ C) ; C6 H5 Br(156 ^circ C); C6 H5 OH(182^circ C).

Passo 1

Primeiro, vamos entender o que os exercícios estão pedindo. No item a), precisamos comparar as propriedades físicas de dois compostos químicos: etilenoglicol e pentano. No item b), temos que explicar a ordem das temperaturas de ebulição de diferentes derivados do benzeno. Para resolver esses problemas, vamos precisar entender conceitos de química como forças intermoleculares, estrutura molecular e propriedades físicas como viscosidade, volatilidade e ponto de ebulição.

Passo 2

Item a): Vamos começar comparando o etilenoglicol, CH2(OH) CH2(OH), com o pentano, C5 H12. Primeiro, observamos que o etilenoglicol tem dois grupos hidroxila ( OH), enquanto o pentano é uma cadeia de carbono com átomos de hidrogênio.

Passo 3

As forças intermoleculares são diferentes nesses compostos. O etilenoglicol pode formar ligações de hidrogênio devido aos seus grupos OH. Essas ligações são mais fortes e aumentam a viscosidade e o ponto de ebulição do composto. Por outro lado, o pentano possui apenas forças de dispersão de London, que são mais fracas, resultando em menor viscosidade e ponto de ebulição mais baixo.

Passo 4

Além disso, o etilenoglicol é menos volátil porque as ligações de hidrogênio dificultam a evaporação do líquido a temperatura ambiente. O pentano, com forças intermoleculares mais fracas, é mais volátil e evapora mais facilmente.

Passo 5

Item b): Agora vamos analisar as diferentes temperaturas de ebulição dos derivados do benzeno:
  • Benzeno, C6 H6: 80^circ C
  • Clorobenzeno, C6 H5 Cl: 132^circ C
  • Bromobenzeno, C6 H5 Br: 156^circ C
  • Fenol, C6 H5 OH: 182^circ C

Passo 6

A temperatura de ebulição está relacionada às forças intermoleculares presentes nas substâncias. O benzeno tem apenas forças de dispersão de London, resultando em uma temperatura de ebulição mais baixa. Quando substituímos um átomo de hidrogênio por um átomo mais eletronegativo como Cl ou Br, aumentamos as forças de dipolo-dipolo, o que eleva a temperatura de ebulição.

Passo 7

Entre clorobenzeno e bromobenzeno, o bromo é maior e mais pesado que o cloro, aumentando as forças de dispersão de London e, portanto, a temperatura de ebulição do bromobenzeno é maior.

Passo 8

No fenol, a presença do grupo OH permite a formação de ligações de hidrogênio, que são muito mais fortes do que as forças de dipolo-dipolo ou dispersão. Isso resulta na maior temperatura de ebulição entre os compostos listados.

Resposta

As diferenças nas propriedades físicas dos compostos são explicadas pelas forças intermoleculares presentes em cada um. O etilenoglicol, com grupos OH, forma ligações de hidrogênio, tornando-o mais viscoso, menos volátil e com ponto de ebulição mais alto que o pentano, que possui apenas forças de dispersão de London. No caso dos derivados do benzeno, a ordem das temperaturas de ebulição ( C6 H6 < C6 H5 Cl < C6 H5 Br < C6 H5 OH) é explicada pelo aumento das forças intermoleculares: desde as forças de dispersão no benzeno, passando pelas forças de dipolo-dipolo nos clorobenzenos e bromobenzenos, até as fortes ligações de hidrogênio no fenol.

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