Pode-se verificar que uma massa de água ocupa maior volume no estado sólido (gelo) do que no estado líquido. Isto pode ser explicado pela natureza dipolar das ligações entre os átomos de hidrogênio e oxigênio, pela geometria da molécula de água e pela rigidez dos cristais. As interações entre as moléculas de água são denominadas:
a) forças de Van der Waals.
b) forças de dipolo induzido.
c) forças de dipolo permanente.
d) ligações de hidrogênio.
e) ligações covalentes.

Passo 1

Beleza, vamos dar uma olhada no que a questão está perguntando. A gente sabe que o gelo ocupa mais espaço que a água líquida, e isso tem a ver com como as moléculas de água interagem umas com as outras. O assunto aqui é sobre as interações intermoleculares, que são as forças que mantêm as moléculas unidas. Para resolver essa questão, vamos precisar entender os diferentes tipos de forças que existem entre as moléculas.

Passo 2

Primeiro, vamos falar sobre as interações intermoleculares. Essas são forças que não envolvem a formação ou quebra de ligações químicas, mas que ainda assim mantêm as moléculas próximas umas das outras. Existem vários tipos dessas forças, como as forças de Van der Waals, forças de dipolo induzido, forças de dipolo permanente, ligações de hidrogênio e ligações covalentes (que são ligações químicas reais, mas vamos focar nas outras para essa questão).

Passo 3

Agora, vamos analisar cada uma das opções para ver qual delas descreve melhor as interações entre as moléculas de água:
a) Forças de Van der Waals: Essas são forças relativamente fracas que ocorrem entre todas as moléculas, sejam elas polares ou não. Elas são causadas por dipolos temporários que se formam nas moléculas.
b) Forças de dipolo induzido: Essas ocorrem quando uma molécula polar induz um dipolo em uma molécula não polar próxima.
c) Forças de dipolo permanente: Essas são forças entre moléculas que possuem dipolos permanentes, ou seja, moléculas que têm uma distribuição desigual de cargas elétricas.
d) Ligações de hidrogênio: São um tipo especial de interação dipolo-dipolo que ocorre especificamente quando hidrogênio está ligado a átomos altamente eletronegativos como oxigênio, nitrogênio ou flúor. Essas ligações são mais fortes que as forças de Van der Waals e são responsáveis por muitas propriedades únicas da água.
e) Ligações covalentes: São ligações químicas fortes que envolvem o compartilhamento de elétrons entre átomos. Não são interações intermoleculares, mas sim intramoleculares.

Passo 4

Considerando que a água (H₂O) tem moléculas polares devido à diferença de eletronegatividade entre o hidrogênio e o oxigênio, e que o hidrogênio está ligado ao oxigênio, a interação mais forte e específica entre essas moléculas é a ligação de hidrogênio. Essas ligações são responsáveis por manter as moléculas de água em uma estrutura mais ordenada no gelo, fazendo com que ele ocupe mais volume que a água líquida.

Resposta

d) ligações de hidrogênio.

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