Questão 9 de Química geral estilo ITA resolvida

Enunciado

Considere os seguintes pares de substâncias. Compare cada par nas condições indicadas e justifique suas respostas com a estrutura das partículas, sem usar apenas a diferença de massa molar. a) Etanol CH3CH2OH e dimetiléter CH3OCH3: qual possui maior temperatura de ebulição à mesma pressão? Compare, também, a interação de cada um desses compostos com a água. b) CO2 e SO2: apresente estruturas de Lewis, geometrias moleculares e polaridades. Por que a presença de ligações polares não é suficiente para tornar ambas as moléculas polares? c) Em condições de pressão que permitam a fusão de ambos, MgO e CO2 sólido: identifique o tipo de interação que mantém cada sólido e indique qual se espera ter maior temperatura de fusão, justificando. d) Pentano e 2,2-dimetilpropano: qual se espera apresentar maior temperatura de ebulição à mesma pressão? Justifique a diferença prevista a partir das estruturas moleculares.

Resolução comentada

Resposta: a) Etanol. b) CO2 linear e apolar; SO2 angular e polar. c) MgO, rede iônica, tem temperatura de fusão muito maior que o CO2 molecular. d) Pentano, por maior superfície de contato entre moléculas.

No etanol, O tem dois pares não ligantes e uma ligação O–H: a molécula tanto doa quanto aceita ligação de hidrogênio. No dimetiléter, o O também tem pares não ligantes e pode aceitar ligação de hidrogênio de H2O, porém não há O–H, N–H ou F–H para atuar como doador entre moléculas do éter puro. Ambos têm forças de dispersão e interações dipolo-dipolo, mas as ligações de hidrogênio do etanol elevam sua temperatura de ebulição. CO2 é O=C=O, com dois pares não ligantes em cada O e nenhum no C. As duas regiões ao redor do C produzem geometria linear; os dipolos iguais e opostos se cancelam. SO2 tem duas ligações S–O e um par não ligante no S, resultando em três regiões eletrônicas e geometria molecular angular. Pode-se representá-lo por O=S=O com octeto expandido no S, dois pares em cada O e um par no S, ou pelas formas de ressonância O=S+–O− e −O–S+=O, respeitando as cargas e pares. A estrutura angular impede o cancelamento dos dipolos. Polaridade molecular depende da soma vetorial das contribuições. MgO forma rede de Mg²+ e O²−, com fortes atrações eletrostáticas em toda a rede. CO2 sólido é molecular, com forças de dispersão entre moléculas apolares. A rede iônica exige muito mais energia para ser desfeita. A comparação de fusão é feita em condições em que ambas as fases sólidas podem fundir; CO2 sublima à pressão de 1 atm, portanto não se atribui a ele uma fusão normal nessa pressão. Os alcanos têm mesma massa molar e são apolares. O pentano menos compacto oferece maior área de contato intermolecular; suas forças de dispersão efetivas são maiores do que no 2,2-dimetilpropano muito ramificado. Assim, sua ebulição exige maior temperatura. Não se trata de formar ligações de hidrogênio em nenhum dos alcanos.