Interação por atração ou repulsão entre moléculas
As forças intermoleculares deve ser um dos principais assuntos que todo estudante deve estudar, isto porque é um assunto que aparece frequentemente em questões de vestibulares, como o Enem.
Também chamadas de forças de Van der Walls, em homenagem a Johannes Diderik van der Waals, um químico que se dedicou anos a estudar as forças intermoleculares das moléculas.
Em seu estudo, Johannes Diderik van der Waals percebeu que a interação que ocorria entre as moléculas interferia de forma significativa no comportamento das substâncias (propriedades da substância).
As forças intermoleculares são as interações, por atração ou repulsão, que ocorrem entre as moléculas de uma substância.
Vale ressaltar que as forças intermoleculares se referem apenas as substâncias covalentes. Ou seja, não inclui as ligações metálicas ou as ligações iônicas.
Essa interação entre a moléculas pode ocorrer de três formas. Elas são classificadas em ligação dipolo-dipolo ou dipolo-permanente, ponte de hidrogênio que é dipolo-permanente, mas é um caso à parte e dipolo-induzido.
Forças intermoleculares: dipolo-dipolo
A interação dipolo-dipolo ou dipolo-permanente ocorre entre moléculas que são polares. As moléculas polares são aquelas que possuem os dois polos: negativo e positivo.
A ligação dipolo-dipolo pode acontecer entre moléculas de uma mesma substância ou entre substâncias distintas, desde que sejam substâncias que tenha os dois polos.
A força intermolecular em substâncias polares é uma interação de força intermediária e ocorre pela formação de um dipolo elétrico quando um polo positivo atrai e se liga ao negativo.
Esse processo ocorre porque os elétrons das substâncias são distribuídos de forma assimétrica, e assim uma parte da molécula passa a ter uma densidade eletrônica maior.
Ponte de hidrogênio
A ponte de hidrogênio é uma ligação do tipo dipolo-permanente. Contudo, a interação não ocorre, porque o hidrogênio não interage diretamente com o flúor, o oxigênio e o nitrogênio.
Lembrando que esses são os três elementos químicos mais eletronegativos da tabela periódica.
A ligação de hidrogênio ocorre quando um átomo pequeno se liga a outro que possui uma grande eletronegatividade. E isto faz com que a força intermolecular seja muito intensa.
A ponte de hidrogênio é a força intermolecular mais forte, quando comparadas as outras. Isto porque, a grande diferença de eletronegatividade que há entre os elementos faz com que a rede de ligações que foram formadas na interação sejam muito difíceis de serem separadas.
Observe na imagem abaixo a ponte de hidrogênio que acontece nas moléculas do H2O (água).
Ponte de hidrogênio entre moléculas de água. (Foto: Wikipédia)
O que ocorre na ponte de hidrogênio da água é o seguinte: um hidrogênio da água (parcialmente positivo) é atraído por um átomo de oxigênio (parcialmente negativo) e assim sucessivamente, formando a água.
Curiosidade
Nas bases nitrogenadas da molécula de DNA há pontes de hidrogênio. Isto porque as cadeias de nucleotídeos ligam entre si por ligações de hidrogênio.
A interação das bases hidrogenadas como a guanina e citosina ou adenina e timina são feitas pelas pontes de hidrogênio.
Dipolo-induzido
A força intermolecular do tipo dipolo-induzido também é conhecida como forças de London, pois foi descoberta pelo físico polonês, Fristz London. Mas também pode ser chamada de forças de dispersão.
Geralmente, a força dipolo-induzido ocorre em substâncias que contem moléculas apolares. As moléculas apolares são aquelas que não possuem nenhum polo, nem positivo nem negativo.
Isto porque, nas moléculas apolares, os elétrons estão distribuídos em sua eletrosfera de forma homogênea, e assim não forma nenhum dipolo elétrico.
A força dipolo-induzido, como o nome já revela, ocorre da indução de um dipolo na molécula.
Isto ocorre quando, na aproximação das moléculas apolares, os elétrons que estão em constante movimento permitem a indução do dipolo. E assim, a substância se torna temporariamente polarizada.
Forças intermoleculares x intramoleculares
As duas forças possuem nomes bem parecidos, então cuidado para não as confundir, pois se tratam de interações diferentes.
As forças intermoleculares se atem as ligações químicas que ocorre entre as moléculas, por isso é “inter”.
As forças intramoleculares se referem as ligações que ocorrem dentro das moléculas, por isso é “intra”. São interações que acontecem no interior das moléculas.
Forças intermoleculares e ponto de ebulição
As forças intermoleculares estão diretamente relacionadas a algumas propriedades das substâncias, pois são elas que estabelecem o estado físico de uma substância.
Desta forma, o ponto de ebulição e o ponto de fusão são elementos que irão interferir na força de van der Waals.
Entenda melhor: os estados físicos da matéria são estabelecidos de acordo com a distância que há entre as moléculas de uma substância.
Por exemplo, quando uma substância está no estado sólido, as suas moléculas estão bem próximas umas das outras. No líquido, as moléculas já se distanciam, e no gasoso ficam mais distantes ainda.
E para que ocorra a transformação de um estado para o outro é necessário que essas ligações sejam separadas. Quanto mais próximas as moléculas estiverem, mais fácil é a separação e quanto mais distantes estiverem, maior dificuldade será para separá-las, sendo necessário uma força intermolecular maior.
Desta forma, quando a força intermolecular é grande, a substância também tem um ponto de ebulição maior, pelo fato de necessitar mais energia para quebrar as ligações.