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FORÇAS INTERMOLECULARES, LIQUIDOS E SOLIDOS

UMA COMPARAÇÃO ENTRE LIQUIDOS E SOLIDOS

MUDANÇAS DE FASE

ALGUMAS PROPRIEDADES DOS LIQUIDOS

FORÇAS INTERMOLECULARES

PRESSÃO DE VAPOR

DIAGRAMAS DE FASES

ESTRUTURAS DOS SÓLIDOS

LIGAÇÕES NOS SOLIDOS

No Capítulo 10 aprendemos que as propriedades físicas dos gases podem ser entendidas em termos de teoria

cinética molecular. Os gases consistem em uma coleção de moléculas largamente separadas emmovimento caóti

coconstante. A energia cinética média das moléculas é muito maior que aenergia média de atrações entreelas. A

falta de forças atrativas fortes entre as moléculas permite que um gásse expanda para preencher o recipiente que o contém

As moléculas podem escapar da superfície de um líquido para a fase gasosa pela vaporização ou evapora- ção. Suponha que realizemos um experimento no qual colocamos uma quantidade deetanol (C;H;OH) em um recipiente fechado e evacuado, como mostrado na Figura 11.22. O etanol começará a evaporar rapidamente. Como resultado, apressãoexercida pelovaporno espaço acima do líquido começará aaumentar. Depoisde um cur- ot período, a pressão do vapor atingirá um valor constante, que chamamos pressão de vapor da substância

As forças intermoleculares que acabamos dea b o r d a rpodem nos ajudar a entender muitas propriedades familiares de líquidos e sólidos. Nesta seção examinamos duas importantes propriedades dos líquidos: viscosidade e ten- são superficial.

A intensidade das forças intermoleculares em diferentes substâncias varia em uma grande faixa, mas elas são muito mais fracas que ligações iônicas e covalentes (Figura 1.2). Dessa forma, é necessário menos energia para va- porizar um líquidoou fundir um sólidodo quepara quebrar ligações covalentes em moléculas. Por exemplo, ne- cessita-se deapenas16 kJ / mol para vencer as atrações intermoleculares entre as moléculas de HCI em HC1 líquido para vaporizá-lo. Em contraste, a energia necessária para dissociar HCI em átomos de H e Cl é431 kJ/mol. Portan- to,quandouma substância molecular como HCI passa de sólidopara líquido e para gás, as moléculas em si per- manecem intactas.

As moléculas de um líquido movimentam-se em várias velocidades. A Figura 11.23 mostra a distribuição das energias cinéticas das partículas na superfície de um líquidonas duas temperaturas. As curvas de distribuição são se-

melhantes às mostradas anteriormentepara os gases (figuras 10.18 e10.19). Em determinado instante, as molécu- las na superfície do líquido possuem energiacinéticasuficiente para vencer as forças atrativas de suas vizinhas e escapar para a fase gasosa. Quanto mais fracas as forças atrativas, maioré onúmero de moléculas capazes de esca- par e maior é a pressão de vapor.

Oequilíbrioentre um líquidoe seu vapor não está apenas no equilíbrio dinâmico que pode existir entre os esta- dos da matéria. Sob condições apropriadas de temperatura e pressão, um sólido pode ter equilíbriocom o estado líquidoeatémesmocomogasoso. Odiagramade faseéumgráficoqueresumeascondiçõesdeequilíbrioexisten- tes entre os diferentes estados da matéria, além de permitir determimar a fase d euma substânciaestável emqual- quer temperatura e pressão.

No restante deste capítulo nos deteremos em como as propriedades dos sólidos se relacionam com suas estruturas e ligações. Os sólidos podem ser cristalinos ou amorfos (não-cristalinos). Em um sólido cristalino os átomos, íonsou moléculas estão ordenados em arranios bem-definidos. Esses sólidos

geralmentetêm superfíciesplanas ou faces que fazem ângulos definidos entre

P r e s s i

Figura 11.28 de H,O.

3 0

2 Gás

0°C Temperatura Diagrama de fases

s.i As pilhasregulares de partículas que produzem essas faces também

com que os sólidos tenham formas altamente regulares(Figura 11.29). Oquartzo eodiamante sãosólidoscristalinos

propriedades físicas dos sólidos cristalinos, como ponto de fusão e dureza, dependem tanto dos arranjos

sólidos

daspartículas quanto das forças atrativas entre elas. torças entre as partículas presentes neles.

Sólidos moleculares

ATabela 11.7 classifica os sólidos de acordo com os tipos de

Os sólidos moleculares consistem em átomos ou moléculas unidos por forças intermoleculares (forças dipo-

lo-dipolo, forças dedispersão de London eligaçõesde hidrogênio). Como essas forças são fracas, os sólidos mole culares são macios. Além disso, eles normalmente têm pontos de fusão relativamente baixos (em geral abaixo de 200°C). Muitas substâncias que sãogases ou líquidos à temperatura ambiente formam sólidos moleculares em bai

xa temperatura. Os exemplos incluem Ar,H,O eC