Exercícios: Polaridade e forças intermoleculares

A molécula de gás carbônico, $CO_2$, tem geometria linear, e a molécula de água, $H_2O$, tem geometria angular. Indique qual das duas é polar e qual é apolar, e explique em uma ou duas frases o papel da geometria nessa classificação.

Cite o nome da força intermolecular predominante em cada substância a seguir: $CH_4$, $HCl$ e $H_2O$. Escolha entre dipolo induzido (forças de London), dipolo permanente e ligações de hidrogênio.

Para que uma molécula forme ligações de hidrogênio, o hidrogênio precisa estar ligado a certos elementos muito eletronegativos. Cite quais são esses elementos e dê um exemplo de substância, além da água, que faça esse tipo de interação.

Considere as moléculas $BF_3$ (trigonal plana) e $NH_3$ (piramidal). As ligações $B-F$ e $N-H$ são ambas polares. Explique por que $BF_3$ é apolar e $NH_3$ é polar, usando o conceito de momento dipolar resultante e a geometria de cada molécula.

Ana ficou em dúvida ao ver que o óleo de cozinha não se mistura com a água, mas se dissolve bem na gasolina. Explique esse fato usando a polaridade das substâncias e a regra "semelhante dissolve semelhante". Cite o tipo de interação que predomina entre as moléculas de água.

Observe os pontos de ebulição aproximados de três substâncias:

Relacione a ordem crescente dos pontos de ebulição com o tipo de força intermolecular predominante em cada substância.

O etanol, $CH_3CH_2OH$, e o éter dimetílico, $CH_3OCH_3$, têm a mesma fórmula molecular, $C_2H_6O$. O etanol ferve a cerca de 78 °C, e o éter dimetílico, a cerca de -24 °C. Compare as duas substâncias quanto às forças intermoleculares possíveis entre suas moléculas e explique a grande diferença entre os pontos de ebulição. Em seguida, discuta qual das duas deve se misturar melhor com a água e por quê.

Os halogênios $F_2$, $Cl_2$, $Br_2$ e $I_2$ são moléculas apolares. À temperatura ambiente, o flúor e o cloro são gases, o bromo é líquido e o iodo é sólido. Explique essa tendência considerando as forças de London e o tamanho das nuvens eletrônicas. Depois, argumente por que o iodo se dissolve melhor em um solvente apolar, como o hexano, do que em água, e indique o que você esperaria da solubilidade do $I_2$ em etanol, que tem uma parte polar e uma parte apolar.