UFPE – Química 1 – 2ºEE – Questão 1 / 2019.1
Etanol (CH3CH2OH) e dimetil éter (CH3OCH3) são isômeros, isto é, possuem a mesma fórmula, mas estruturas diferentes. A temperatura de ebulição (Te) do etanol é 77°C, enquanto a Te do dimetil éter é – 22°C. Sabendo que a pressão de vapor do etanol é 13,4 kPa a 34,9 °C e que a pressão de vapor do dimetil éter é 18,1 kPa a – 58°C, calcule o das substâncias. Justifique as diferenças observadas com base em diferenças estruturais e de interações intermoleculares.
Passo 1
Fala aí, galera!!! Calcular a entalpia de vaporização () é algo muito importante na química porque isso dá pra gente uma ideia de energia que a gente precisa colocar no nosso sistema pra passarmos da fase líquida pra a gasosa. Uma outra coisa muito legal para observar nessa questão é que temos dois isômeros onde, por conta das interações intermoleculares e suas estruturas, a gente observa uma gigantesca diferença entre suas temperaturas de ebulição.
Vamos então lembrar como é a estrutura dessas duas moléculas?
Do nosso lado esquerdo temos o etanol e do nosso lado direito temos o dimetil éter.
Tá, e como a gente vai calcular a entalpia de vaporização?
A gente precisa ter em mente a lindona da fórmula de Clausius – Clapeyron!!!
Onde Po é a nossa pressão de referência que costuma ser 1 atm, ou seja, 101325 Pa. P é a pressão do nosso sistema, nesse caso, a pressão de vapor de cada uma das substâncias. Te é a temperatura de ebulição e T é a temperatura para uma dada pressão de vapor.
Passo 2
Então, bora calcular primeiro essa entalpia de vaporização de cada uma das substâncias. MASSSSSS não esquece de antes passar as temperaturas para unidade de Kelvin, beleza?
Etanol:
Dimetil éter:
Passo 3
Agora a gente vai pra parte de analisar as estruturas das moléculas e entender as interações intermoleculares que acontecem ali.
Note que na molécula de etanol, existem duas possibilidades de forças intermoleculares que atuam ali: ligações de hidrogênio através do grupo hidroxila, OH- e também por interações dipolo-dipolo, uma vez que o oxigênio é mais eletronegativo e gerará uma carga parcial negativa próximo ao mesmo e uma carga parcial positiva do outro lado da molécula. Por sua vez, na molécula de dimetil éter, só existem interações intermoleculares via dipolo-dipolo, por causa da diferença de eletronegatividade entre oxigênio e os demais átomos que compõe essa molécula. Como sabemos, as ligações de hidrogênio são MUITO MAIS FORTES que as interações dipolo-dipolo, e por isso a temperatura de ebulição do etanol é maior, assim como sua pressão de vapor é menor, pois por ter uma interação mais forte, a gente precisa dar mais energia pro sistema pra ele trocar de fase (falando do ponto de ebulição). Assim como, por ter uma interação mais forte, menor é a tendencia dele (o etanol) querer ir pra fase vapor, e por isso sua pressão de vapor é menor.
Resposta
Ei, a resposta está no passo a passo :)