O ponto de ebulição do hidrogênio é
, ao passo que o do oxigênio é de
. Dê a explicação para esta diferença.
Passo 1
Vamos começar entendendo o que a questão está pedindo. A gente tem dois gases, hidrogênio e oxigênio, e cada um tem um ponto de ebulição diferente: o hidrogênio em
e o oxigênio em
. A matéria que vamos usar para explicar isso é a química física, mais especificamente, as forças intermoleculares que influenciam o ponto de ebulição das substâncias.
Passo 2
Primeiro, precisamos saber o que é ponto de ebulição. É a temperatura na qual uma substância muda do estado líquido para o gasoso. Quanto maior o ponto de ebulição, mais energia (calor) é necessária para fazer essa mudança.
Passo 3
Agora, vamos falar sobre forças intermoleculares, que são as atrações entre as moléculas. Existem diferentes tipos, como as forças de Van der Waals (incluindo as forças de dispersão de London) e as ligações de hidrogênio. Essas forças determinam quanta energia é necessária para separar as moléculas e fazer a substância evaporar.
Passo 4
No caso do hidrogênio (
) e do oxigênio (
), ambos são moléculas diatômicas e não polares, ou seja, não têm uma carga positiva ou negativa significativa. Então, o principal tipo de força que temos aqui são as forças de dispersão de London. Essas forças dependem da massa molecular e do número de elétrons: quanto maior a massa e mais elétrons, mais fortes são as forças de dispersão.
Passo 5
O hidrogênio (
) tem uma massa molecular de aproximadamente 2 g/mol e apenas 2 elétrons por molécula. Já o oxigênio (
) tem uma massa molecular de cerca de 32 g/mol e 16 elétrons por molécula. Isso significa que as moléculas de oxigênio têm forças de dispersão mais fortes do que as de hidrogênio.
Passo 6
Devido às forças de dispersão mais fortes, o oxigênio precisa de mais energia (ou seja, uma temperatura mais alta) para que suas moléculas se separem e passem do estado líquido para o gasoso. É por isso que o ponto de ebulição do oxigênio (
) é mais alto do que o do hidrogênio (
).
Resposta
A diferença no ponto de ebulição entre hidrogênio e oxigênio ocorre porque o oxigênio possui forças de dispersão de London mais fortes devido à sua maior massa molecular e número de elétrons, exigindo uma temperatura mais alta para a vaporização.