O que mantém as moléculas unidas nos estados sólido é líquido são as ligações ou interações intermoleculares?

As forças intermoleculares são diferentes das forças primárias (responsáveis pelas formação das ligações entre os átomos).

Forças intermoleculares são forças de atração que ocorrem entre duas ou mais moléculas das substâncias mantendo-as unidas formando um material no estado líquido ou sólido.

As interações intermoleculares são mais fracas que as intramoleculares (interações que ocorrem dentro das moléculas) ou interatômicas (interações que ocorrem entre os átomos). As ligações entre os átomos são consequência das forças intramoleculares, como mostra a Figura 1.

Figura 1: força intramolecular versus força intermolecular.

As forças intermoleculares são responsáveis pelas diferentes fases da matéria, que são o sólido, o líquido e o gasoso (ou vapor). As fases condensadas incluem apenas os estados sólido e líquido. A temperatura na qual ocorre transformação de fase do estado gasoso para o estado líquido ou sólido depende da pressão e da intensidade das forças atrativas entre as moléculas.

Quando uma substância passa do estado sólido para o líquido e depois para o gasoso, as moléculas que compõem essa substância começam a se desorganizar e a se afastar, até que apenas suas ligações intermoleculares sejam rompidas, como mostra a Figura 2.

Para que isso aconteça, é necessário fornecer uma quantidade de energia (geralmente calor) proporcional à intensidade das ligações intermoleculares. É por isso que o éter, por exemplo, evapora em maior quantidade que a água, como mostra a Figura 3.

Figura 2. Disposição das moléculas em substâncias nas diferentes fases da matéria. Os sólidos possuem maior força intermolecular, e os gases não possuem força intermolecular.

Figura 3. O esquema mostra a evaporação da água e do éter. Como, em um mesmo intervalo de tempo, evaporou mais éter que água, as ligações intermoleculares do éter são mais fracas do que as da água.

Resumindo, quanto mais fracas forem as ligações intermoleculares, mais volátil será a substância, ou seja, menor será a sua temperatura de fusão e ebulição.

As forças intermoleculares mais importantes são as forças íon-dipolo, dipolo-dipolo, forças de London e as pontes de hidrogênio. A Tabela 1 resume essas interações e compara suas energias com a energia da ligação iônica (íon-íon).

Tabela 1. Energia das forças interiônicas e intermoleculares.

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Elas correspondem a ligações químicas que têm a função de unir ou repelir as moléculas de um composto.

As forças intermoleculares provocam estados físicos diferentes nos compostos químicos. Essa interação pode ser mais ou menos forte, conforme a polaridade das moléculas.

Classificação

As forças intermoleculares são classificadas em três tipos que variam conforme a intensidade:

• Ligação de Hidrogênio: Ligação de forte intensidade.
• Dipolo Permanente ou dipolo-dipolo: Ligação de média intensidade.
• Dipolo Induzido ou Forças de London: Ligação de fraca intensidade.

O conjunto das forças intermoleculares também pode ser chamado de Forças de Van der Waals.

Ligação de Hidrogênio

A ligação ou ponte de hidrogênio ocorre em moléculas polares que têm o hidrogênio unido à elementos eletronegativos e com volume atômico baixo, como o oxigênio (O), flúor (F) e nitrogênio (N).

É a força intermolecular mais forte, pois existe uma grande diferença de eletronegatividade entre os elementos.

Um exemplo de ligação de hidrogênio ocorre na molécula de água (H2O) nos estados sólido e líquido.

Na água líquida essa interação ocorre de forma desordenada, enquanto que no gelo as moléculas dispõem-se tridimensionalmente em uma estrutura cristalina organizada.

Para adquirir mais conhecimento, leia também esses textos:

• O que é Molécula?
• Tensão Superficial da Água

Dipolo-dipolo

O dipolo-dipolo ocorre entre as moléculas dos compostos polares e é considerada uma interação de força intermediária.

Os elétrons estão distribuídos de forma assimétrica e assim o elemento mais eletronegativo atrai os elétrons para si.

Nas ligações dipolo-dipolo, as moléculas polares interagem de maneira que os polos opostos sejam preservados.

Com o exemplo acima, podemos perceber que a interação dipolo-dipolo ocorre devido à atração entre os polos de carga oposta.

O polo negativo (cloro) atrai o polo positivo (hidrogênio) da molécula vizinha.

Veja também: Polaridade das ligações

Dipolo induzido

O dipolo induzido é constituído pela atração não gravitacional que ocorre em todas as moléculas e é o único tipo de atração entre moléculas apolares.

Os elétrons estão distribuídos de forma uniforme e não há formação de dipolo elétrico. Porém, quando as moléculas apolares se aproximam induzem a formação de dipolos temporários.

Nos estados físicos sólido e líquido, as moléculas estão tão próximas que forma-se uma deformação instantânea das nuvens eletrônicas e originam-se polos positivo e negativo.

Veja também: Polaridade das moléculas

Forças intermoleculares x Forças intramoleculares

É importante saber que as forças intermoleculares são um tipo de ligações químicas. As demais são as "forças intramoleculares".

Assim, as forças intermoleculares são exercidas entre as moléculas e as intramoleculares no interior das moléculas.

As forças intramoleculares são:

Iônica

A ligação iônica é considerada uma ligação química forte. Ela é produzida pela atração eletrostática entre íons de cargas diferentes (+ e -).

Consiste na relação estabelecida entre metal e não-metal por meio da transferência de elétrons.

Veja também: Ligação Iônica

Covalente

As forças que produzem a ligação covalente resultam na partilha de pares de elétrons entre dois átomos de não-metais.

A maior parte dos compostos covalentes tem pontos de ebulição e fusão baixos, são pouco solúveis em água e dissolvem-se com facilidade em solventes apolares.

Veja também: Ligação Covalente

Metálica

A ligação metálica resulta das forças exercidas no interior das moléculas de substâncias metálicas.

Os metais têm poucos elétrons de valência, sendo bons condutores de eletricidade, calor e refletem a radiação.

Veja também: Ligações Metálicas

Exercícios com gabarito comentado

1. (UFPE-Adaptado) Interações intermoleculares são propriedades de diversas moléculas, muitas delas vitais para os seres vivos, tais como as moléculas de água e de proteínas. Sobre esse assunto, julgue os itens a seguir:

a) O álcool etílico (etanol) apresenta interações do tipo ligações de hidrogênio.
b) A molécula de água apresenta interações do tipo ligações de hidrogênio.
c) A molécula de água apresenta interações do tipo dipolo-dipolo.
d) A molécula de dióxido de carbono apresenta interações do tipo dipolo induzido.

Ver Resposta

a) CORRETA. A presença da hidroxila (OH) no etanol (CH3CH2OH) faz com que as moléculas tenham interações do tipo ligações de hidrogênio.

b) CORRETA. Na molécula de água o hidrogênio está ligado ao oxigênio, elemento muito mais eletronegativo que ele. Consequentemente, formam-se ligações de hidrogênio devido aos dipolos da molécula.

c) CORRETA. As interações do tipo dipolo-dipolo ocorrem em moléculas compostas por elementos químicos com diferentes eletronegatividades. Um caso extremo da ligação dipolo-dipolo é a ligação de hidrogênio que ocorre na água.

A água tem os átomos de hidrogênio ligados ao oxigênio, elemento muito eletronegativo e pequeno, que assim como flúor e nitrogênio, fazem com que esse tipo de interação muito mais intensa se forme.

d) CORRETA. O dióxido de carbono (CO2) é uma molécula apolar e o único tipo de interação possível é do tipo dipolo induzido.

Veja também: Eletronegatividade

Ver Resposta

1. Ligação de hidrogênio: ocorre em moléculas cujo hidrogênio está ligado aos elementos flúor (F), oxigênio (O) e nitrogênio (N).

Substâncias: HF e NH3.

2. dipolo induzido-dipolo induzido: ocorre entre moléculas apolares.

Substâncias: Cl2, CO2, BF3 e CCl4.

3. dipolo-dipolo: ocorre em moléculas polares.

Substâncias: HCl e SO2.

Veja também: Elementos Químicos

3. (Unicamp) Considere os processos I e II representados pelas equações:

Carolina Batista

Bacharela em Química Tecnológica e Industrial pela Universidade Federal de Alagoas (2018) e Técnica em Química pelo Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Pernambuco (2011).

O que mantém as moléculas unidas nos estados líquido e sólido?

O que mantém as moléculas unidas nos estados sólido e líquido são as ligações ou interações intermoleculares?

Qual interação Intermolecular permite as moléculas de água permanecerem nos estados sólido e líquido?

Qual o tipo de interação entre as moléculas que estão no estado líquido?