forças de van der waals forças intermoleculares .forças intermoleculares se não existissem todas

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  • Foras IntermolecularesSe no existissem todas as substncias

    moleculares seriam gasosas

    +

    +Interaces de KeesomEntre dipolos permanentes

    Foras de van der WaalsElectrostticas (p.e., entre dipolos)

  • Foras IntermolecularesSe no existissem todas as substncias

    moleculares seriam gasosas

    Foras de van der WaalsElectrostticas (p.e., entre dipolos)

    Interaces de KeesomEntre dipolos permanentes

    ( ) 620

    22

    21 1

    432

    rKTEK

    =

    + + Interaces de Debyedipolo permanente-dipolo induzido

    620

    2

    )4(2

    rED

    =

    dipolopermanente

    dipoloinduzido

    i = E

    Interaces de Londondipolo instantneo-dipolo induzido(ou foras dispersivas)

    620

    2

    )4(43

    rEIEL

    =

    ++

    + +

    ++

    + +

  • Foras Intermoleculares

    nrbEI

    kTrE +

    ++= 22

    22

    21

    620 4

    3232

    )4(1

    Keesom Debye London

    foras atractivas(longas distncias) foras repulsivas(curtas distncias)

    E

    r 0

    E 0

    VDWr 2rVDW

    2rcovDistncia mdia

    entre as molculas no estado

    agregado (lquido ou slido)

    Hvap ou Hsub

  • Raios de van der Waals, rVDW

    1,450,65 (+2)1,712. Mg

    1,540,95 (+1)2,311. Na

    (0,65)1,610. Ne

    0,711,36 (1)1,5 1,69. F

    0,731,40 (2)1,58. O

    0,751,557. N

    0,771,65 1,76. C

    1,340,60 (+1)1,83. Li

    (0,5)1,82. He

    0,371,2 1,451. H

    rcovrion (est. ox.)rVDWElemento

    Usados como critrio para determinar a existncia de interaces entre tomos

  • 373,111,302,150,448,691,481,84H2O

    239,87,073,520,373,182,211,50NH3

    1885,054,020,240,792,631,03HCl

    206,85,525,240,1200,1643,580,78HBr

    237,66,216,180,0270,0065,400,38HI

    812,092,090,0020,00011,990,12CO

    762,032,030,0000,0001,630Ar

    Ponto deebulio/K

    TotalLondonDebyeKeesomPolarizabilidade/10-24 cm3

    Momento dipolar /DExemplo

    Energia das interaces de van der Waals (kcal/mol)

  • 373,111,302,150,448,691,481,84H2O

    239,87,073,520,373,182,211,50NH3

    1885,054,020,240,792,631,03HCl

    206,85,525,240,1200,1643,580,78HBr

    237,66,216,180,0270,0065,400,38HI

    812,092,090,0020,00011,990,12CO

    762,032,030,0000,0001,630Ar

    Ponto deebulio/K

    TotalLondonDebyeKeesomPolarizabilidade/10-24 cm3

    Momento dipolar /DExemplo

    Energia das interaces de van der Waals (kcal/mol)

    -Interaces de London so as mais importantes (excepto para molculas muito pequenas e muito polares).

    -Dependem da polarizibilidade (), que se pode avaliar qualitativamente pelo n de e-s da molcula.

    - NH3 e H2O parecem ser casos parte

  • Foras Intermoleculares

    Energia de coeso entre molculas

    Viscosidade Ponto de ebulio (PE) Ponto de fuso (PF)Solubilidade

    Balano das interaces:Soluto-soluto

    Solvente-solventeSoluto-solvente

    Igual dissolve igual

  • s S

    SS

    S

    S

    S

    S

    S

    S

    S

    S

    S

    S

    SS

    s

    ss

    s

    ss

    s

    s

    s

    s

    s

    S

    SS

    S

    S

    S

    S

    S

    S SS

    S

    S

    SS

    Soluto

    Solvente

    Soluo

    Foras IntermolecularesSolubilidade

    s s S S s S

    Interaces semelhantes solubilidade mxima

  • Exemplos

    3,020,55108111,94,010Xnon

    2,160,39152157,32,460Kripton

    1,5600,281185,8189,41,630Argon

    0,4310.080246248,60,392Non

    0,0200,005268,9269,70,203Hlio

    vapH/ kcal mol-1

    fusH/ kcal mol-1

    P. E. / CP. F. / CPolariz.10-24 cm3

    Dependncia com (ou seja, com o n de e-s)

    He Ne

    ArKr

    XeCH4

    SiH4GeH4

    SnH4

    0

    1

    2

    3

    4

    5

    vap

    H /

    kca

    lmol

    -1

    He NeAr

    KrXeCH4

    SiH4GeH4

    SnH4

    -300

    -200

    -100

    0

    P. E

    . / C

    Dependncia clara: > n e-s (> ) coeso mais forte

    Relao energia de coeso foras de van der Waals

  • ExemplosDependncia com

    (polaridade da molcula)

    +50,678,08Trimetilamina (CH3)3N

    60,498,36Isobutileno (CH3)2C=CH2

    1008,36Isobutano (CH3)3CH

    P.E. / CMomento Dipolar / DPolariz. / 10-24 cm3Molcula

    Dependncia mal definida:

    Molculas pequenas: PE segue o , mas a variao pouco acentuada

    Relao energia de coeso foras de van der Waals

  • ClCl

    Cl

    Cl

    Cl

    Cl

    NO2NO2

    NO2

    NO2

    NO2

    NO2

    307 (subl.)0 10

    3033,89 10

    3196,0 10

    1830 15

    1821,72 15

    1802,50 15

    P.E. / CMomento Dipolar / DPolariz. / 10-24 cm3

    Dependncia com (polaridade da molcula)

    Molculas maiores: PE no segue o !

    Relao energia de coeso foras de van der Waals

  • Avaliao da coeso entre molculas,ou seja, das Foras Intermoleculares

    Foras de London predominam crescem com o n de e-s (com )

    Excepto para molculas pequenas (< 15 e-s) com muito elevado.Neste caso predominam as foras de Keesom e de Debye, que

    crescem com .

  • H2C CH2O

    781,813,84(CH3)FFluoreto de metilo,

    +651,703,00CH3OHlcool metlico,

    1001,851,59H2Ogua,

    181,910,8HFFluoreto de hidrognio,

    111,905,2xido de etileno,

    791,705,2CH3CH2OHlcool etlico,

    P.E. / CMomento Dipolar / DPolariz. / 10-24 cm3Molcula

    Mas h umas molculas que no colaboram feitios!

  • Mas h umas molculas que no colaboram feitios!

    CH4SnH4

    GeH4SiH4

    SbH3

    AsH3

    NH3

    PH3

    HI

    HBr

    HCl

    HF

    H2TeH2Se

    H2S

    H2O

    -200

    -100

    0

    P. F

    . / C

    CH4

    SnH4

    GeH4SiH4

    SbH3

    AsH3NH3

    PH3

    HI

    HBr

    HCl

    HF H2Te

    H2Se

    H2S

    H2O

    -200

    -100

    0

    100

    P. E

    . / C

    SiH4GeH4 SnH4

    CH4

    PH3

    NH3

    AsH3 SbH3

    HF

    HCl HBr HI

    H2O

    H2S H2SeH2Te

    1

    3

    5

    7

    9

    vap

    H /

    kcal

    mol

    -1

    Molculas com N, O e F no seguem a ordem das foras de London (n de e-s ou )

  • Ligaes de H

    ++A H XA'

    A, A tomos electronegativos:N, O, F, ou Cl e S (menos).

    +

    +A H

    XA'

    Direccionais: > 165

    Mais fortes que interaces de van der Waals

    Natureza?

    Electrosttica Covalente

  • A TOM explica com facilidade molculas com HH em ponte

    x

    yz

    12

    1s

    H-

    2 = 2

    1

    3

    H

    HHH B

    H HHB

    B HHH

    BHH H

    x

    yz

    12

    1s

    2 = 2

    1

    3

    H F F-

    F H F-B HH

    BHH

    x

    yz

    1

    2

    3

    4

    2'

    1'

    BHH

    H

    HHB

    H

    H

    H

    1

    5

    2

    6

    3 = 2

    4 = 4

    B2H6B2H7 HF2

  • Ligaes de HPE e PF

    Metanol, CH3OH PE = 65 CMetanotiol, CH3SH PE = 6 C

    ter etlico (C2H5)2O PE = 35 CTioter etlico (C2H5)2S PE = 92 C

    H2C

    H2C

    N

    CHCH3

    CH2

    H

    H2C

    H2C

    N

    CH2

    CH2

    CH3N-metilpirrolidina

    PE = 81 C2-metilpirrolidina

    PE = 100 C

    C2HC OH2HC OH2HC OH2H

    HHHH

    HHHH

    p.eb. = 185Cp.eb. = 191Cp.eb. = 230Cp.eb. = 290C

    OC2H5

    OC2H5

    OC2H5

    OC2H5 C2

    C

    C2

    C

    C OC2H52

    OHCC OH

    2 OHC

    OC2H5

  • Ligaes de HPE e PF Intra vs. Intermolecular

    NO

    HO

    O

    HO

    N

    O

    O

    orto-nitrofenolPF = 44 C

    para-nitrofenolPF = 114 C

    CO

    HO

    H

    HO

    orto-hidroxobenzaldedoPF = 7 C

    PE = 196 C

    meta-hidroxobenzaldedoPF = 107 CPE = 240 C

    CO

    H

  • Ligaes de HSolubilidade

    lcois: ROH

    Aminas 1as: NH2R

    Aminas 2as: NHR2

    Solveis em H2O Insolveis em H2Oteres: ROR

    Aminas 3as: NR3

    steres: RCOOR

    Hidrocarbonetos: CnHm

    HO

    OH

    H

    HO

    H

    OOHH

    HOH2CH

    CH2OH

    H

    HO H

    H OHO

    HOH2C

    Sacarose

    lcool polivinlico

    n

    CH2

    CH

    OH

    CH2

    CH

    OH

    CH2

    CH

    OHOH

    CH

    CH2

  • Ligaes de HConstantes de acidez, Ka

    HOC

    CC

    COH

    O

    OH

    H

    cido fumrico (trans-propenodiico)K1 = 9.6 10-4 K2 = 4.1 10-5

    K1/K2 = 23

    C C

    C OH

    O

    H H

    cido maleico (cis-propenodiico)K1 = 1.2 10-2 K2 = 6.0 10-7

    K1/K2 = 2 104

    OC

    OH

    ?C C

    C O

    O

    H H

    OC

    OH

  • Ligaes de HEstruturas

    H C NH C NH C NNCHLinear

    HF

    HF

    HF

    HFF

    HF

    HF

    Ziguezague

    H

    HOC

    OH

    O H

    OC

    O

    H OC

    O

    OC

    O

    H OC

    O

    H OC

    O

    OC

    HCN

    HF

    H2C2O4

    Folhas

  • Ligaes de HEstruturas

    HB

    H

    OO

    OH

    O

    H

    HH O

    OH

    OB

    H

    O

    OH

    OH

    OH

    O

    B

    O

    O O

    BH

    O

    H H

    O

    B

    OH

    O

    H H

    HB

    OOOH

    HHO O

    B

    O

    B

    OH

    H3BO3

    Folhas

  • Ligaes de HEstruturas

    1.01 1.46

  • Ligaes de HEstrutura secundria das protenas

    C

    NH2

    CO2H

    R

    H

    -H2OC C

    R

    NO

    OHH

    HH

    C

    H

    C

    R

    NO

    OHH

    H C

    H

    C

    R

    N

    O

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