Tipos de ligações intermoleculares

Explicação

As ligações intermoleculares são as forças eletrostáticas que se estabelecem entre duas ou mais moléculas.

A intensidade destas ligações é inferior à das ligações intramoleculares (covalentes, iónicas ou metálicas) e o seu principal objetivo é criar coesão nos materiais.

Enquanto que as ligações intramoleculares vão ser responsáveis pelas propriedades químicas de um material, as ligações intermoleculares são responsáveis pelas propriedades físicas dos materiais, tais como o estado físico, os pontos de fusão e ebulição, a massa volúmica e a solubilidade.

Forças de van der Waals

As forças de van der Waals são um tipo de ligação intermolecular que se estabelece entre moléculas polares ou que podem ganhar polaridade.

As moléculas polares têm uma distribuição assimétrica da nuvem eletrónica e, por isso, têm uma zona da molécula mais positiva e uma zona oposta mais negativa, chamadas de dipolos. Quando a distribuição da nuvem eletrónica é homogénea e equilibrada diz-se que a molécula é apolar.

Tipos de forças de van der Waals

Dipolo permanente - dipolo permanente	Entre moléculas polares	O dipolo positivo de uma molécula é atraído pelo dipolo negativo de outra molécula
Dipolo permanente - dipolo induzido	Entre uma molécula polares e uma apolar	O dipolo positivo da molécula polar atrai a molécula apolar, deformando a sua nuvem eletrónica e criando um dipolo induzido
Dipolo instantâneo - dipolo induzido (forças de London)	Entre moléculas apolares	Numa molécula apolar ocorre uma distorção pontual da nuvem eletrónica, levando à formação de um dipolo instantâneo. As moléculas apolares vizinhas são atraídas e levadas a formar um dipolo induzido

Nota: Na tabela, as várias forças de van der Waals estão organizadas com intensidade decrescente de cima para baixo.

Ligações por pontes de hidrogénio

Física e Química A; Ligação química; 10º Ano; Tipos de ligações intermoleculares

Física e Química A; Ligação química; 10º Ano; Tipos de ligações intermoleculares

As ligações por pontes de hidrogénio estabelecem-se entre moléculas polares que têm pelo menos um átomo de hidrogénio ligado a um de oxigénio $(O)$ , flúor $(F)$ ou azoto $(N)$ . A ligação pode ocorrer entre moléculas iguais ou diferentes.

A intensidade das pontes de hidrogénio dá-se no sentido decrescente da sigla $FON$ , ou seja, moléculas onde haja ligações hirogénio-flúor terão pontes mais intensas do que as presentes em moléculas com ligações hidrogénio-oxigénio. Por sua vez, estas são mais intensas do que as presentes em hidrogénio-azoto.

Exemplo

Duas moléculas de água estabelecem pontes de hidrogénio entre si. Um dos hidrogénios de uma molécula cria forças atrativas com o oxigénio de outra molécula de água.

Este tipo de ligação intermolecular é o que tem maior intensidade e, por isso, existe em abundância nos sistemas biológicos, como nas proteínas e no ADN.

Intensidade das ligações intermoleculares

A intensidade da ligação intermolecular influencia a coesão do material e as suas propriedades físicas.

A intensidade das ligações intermoleculares vão influenciar:

Pontos de fusão e de ebulição do material;
Coesão do material.

Exemplo:

A água tem maior ponto de ebulição $(100\ ºC)$ do que o metano $(-167{,}1\ ºC)$ , porque a intensidade das forças intermoleculares é maior na água do que no metano.

Se avaliares a coesão do material, o metano é um gás e a água é um líquido. A coesão nos líquidos é superior à dos gases, o que confirma que a intensidade das ligações intermoleculares são superiores na água.

A hierarquia das ligações intermoleculares apresentadas é a seguinte (de menor para maior intensidade):

Forças dipolo instantâneo - dipolo induzido (forças de London);
Forças dipolo permanente - dipolo induzido;
Forças dipolo permanente - dipolo permanente;
Pontes de hidrogénio.

Nota: As moléculas polares com átomos de hidrogénio conseguem estabelecer pontes de hidrogénio e todas as outras ligações intermoleculares de menor intensidade, já as moléculas apolares apenas conseguem estabelecer forças de London.

Miscibilidade entre moléculas

Visto que existem diferentes intensidades de ligações intermoleculares, por regra, moléculas apolares misturam-se com moléculas apolares e moléculas polares misturam-se com moléculas polares. Assim moléculas polares são imiscíveis com moléculas apolares.

Este é o princípio do "igual dissolve igual" - moléculas com o mesmo tipo de ligações intermoleculares vão ser miscíveis.

Exemplo:

A água e o etanol são miscíveis, uma vez que ambas as substâncias são polares e formam ligações de hidrogénio.

A água e o azeite são imiscíveis, pois a água é uma substância polar, formando pontes de hidrogénio, mas o azeite é uma substância apolar, tendo apenas forças do tipo dipolo instantâneo - dipolo induzido.