forças intermoleculares

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


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 !


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


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


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

H

H

C

H

C

R

NO

OHH

-aminocido

Amida ligao peptdica

C NC

O

H

C

CN

C

O

H

CN

C

O

H

CN

C

O

H

CN

C

O

H

CN

C

O

H

polipeptdeo: > 50 aminocidos protena

Ligaes de H C=O----HN

Estrutura secundria das protenas


Folhas plissadas Hlice


Hemoglobina

Grupo Hemo

Sai...

Entra...

NFe

N N

N

CO2

NFe

N N

N

O2

Avaliao de Propriedades FsicasPF, PE, viscosidade, dureza, etc.

PF

Substncias moleculares

H2O, O2, etc.

Foras intermoleculares:Lig. H > Foras vdWForas de vdW: N de e-s () excepto para molculas pequenas (< 15 e-s) muito polares ().

MetaisFe, Co, Zn,

etc.Slidos InicosNaCl, CaCl2, etc.

Energia reticular, U(atraco entre ies opostos)

grau de preenchimentoda banda d

Slidos Covalentes

diamante, grafite (C),SiO2, Si, Ge, ZnS, etc.

ligaes covalentesdireccionais (3D)

forças intermoleculares

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