Como as propriedades de um sistema químico estão intimamente relacionadas com a sua composição e estrutura tridimensional, compostos com massas moleculares aproximadamente iguais, podem existir à temperatura ambiente em diferentes fases: butano (gás), acetona e álcool isopropílico (líquidos), com PE 56 e 82C, respectivamente. Com base nas afirmações acima, faça uma explanação a respeito da relação estrutural com as forças intermoleculares entre essas substâncias e justifique as diferenças observadas nas propriedades físicas.
Passo 1
Beleza, vamos lá! O exercício fala sobre como as propriedades de alguns compostos químicos estão ligadas à sua composição e estrutura tridimensional. Especificamente, temos butano, acetona e álcool isopropílico, que têm massas moleculares parecidas, mas apresentam estados físicos diferentes na temperatura ambiente: butano é gás, enquanto acetona e álcool isopropílico são líquidos, com pontos de ebulição de 56°C e 82°C, respectivamente. Vamos usar conceitos de forças intermoleculares para entender essas diferenças nas propriedades físicas.
Passo 2
Primeiro, precisamos entender que a fase (gás ou líquido) e o ponto de ebulição de uma substância estão diretamente relacionados às forças que mantêm as moléculas juntas. Essas forças são chamadas de forças intermoleculares e incluem:
Forças de Van der Waals (dispersionais): Presentes em todas as moléculas, especialmente importantes em moléculas não polares.
Forças dipolo-dipolo: Ocorrem em moléculas polares, onde há uma separação de cargas elétricas.
Ligação de hidrogênio: Um tipo forte de força dipolo-dipolo que ocorre quando o hidrogênio está ligado a átomos altamente eletronegativos como oxigênio, nitrogênio ou flúor.
Vamos analisar cada composto:
Butano (C₄H₁₀):
Estrutura: Molecula não polar.
Forças intermoleculares: Apenas forças de Van der Waals.
Estado físico: Gás à temperatura ambiente.
Ponto de ebulição: Relativamente baixo (≈ -1°C), mas no enunciado foi citado como 56°C, que pode ser erro de digitação ou considerar outra condição.
Acetona (C₃H₆O):
Estrutura: Molécula polar devido ao grupo carbonila (C=O).
Forças intermoleculares: Forças dipolo-dipolo e forças de Van der Waals.
Estado físico: Líquido à temperatura ambiente.
Ponto de ebulição: 56°C.
Álcool Isopropílico (C₃H₈O):
Estrutura: Molécula polar com grupo hidroxila (–OH).
Forças intermoleculares: Além das forças dipolo-dipolo e de Van der Waals, possui ligações de hidrogênio.
Estado físico: Líquido à temperatura ambiente.
Ponto de ebulição: 82°C.
Resposta
As diferenças nas forças intermoleculares, especialmente a presença de ligações de hidrogênio no álcool isopropílico, explicam por que ele tem um ponto de ebulição mais alto e se mantém líquido em comparação com a acetona e o butano. O butano, com apenas forças de Van der Waals, é um gás, enquanto a acetona, com forças dipolo-dipolo, é líquida. O álcool isopropílico, com ligações de hidrogênio adicionais, apresenta as maiores propriedades físicas entre os três.