Forças intermoleculares - As forças de interação entre as moléculas

Será que uma molécula, quando próxima a outra, influencia em alguma coisa? A resposta é positiva, como você pode ver nos artigos "Solubilidade em água" ou mesmo "Eletronegatividade". O fato de moléculas - e átomos - possuírem campo magnético faz com que haja influência de uma nas outras. Vamos tentar explicar melhor essa questão.

A polaridade molecular

Vamos ao básico, nos restringindo apenas a moléculas diatômicas (formadas por apenas dois átomos): quando pelo menos dois átomos se ligam, formando uma molécula, existe entre eles uma "disputa" pelos elétrons.

Quando um deles é mais eletronegativo que o outro conseguirá mantê-lo mais próximo de si por mais tempo. Dessa forma, podemos dizer que o lado da molécula que possui o átomo mais eletronegativo fica mais negativo, enquanto que o lado do átomo menos eletronegativo fica mais positivo. Temos então uma molécula polar.

Quando os dois átomos de nossa molécula têm a mesma eletronegatividade, portanto são do mesmo elemento, nenhum deles é capaz de garantir a presença dos elétrons por mais tempo que o outro. Dessa forma, nenhum dos lados ficará mais positivo ou mais negativo. A molécula será apolar.

Compreenda que esses exemplos são bem simples e que a polaridade molecular, embora funcione dessa forma, é um pouco mais complexa, pois depende muito da geometria da molécula em questão.

Força intermolecular

Quando duas moléculas se aproximam há uma interação de seus campos magnéticos o que faz surgir uma força entre elas. É o que chamamos de força intermolecular. Essas forças variam de intensidade, dependendo do tipo da molécula (polar ou apolar) e, no caso das polares, de quão polares elas são.

Observação importante: A teoria cinética dos gases assume que a distância entre as moléculas é tão grande que não existe força de atração entre elas. Em estado líquido e sólido as moléculas estão muito próximas e a força atrativa pode ser observada.

Vamos ver então como são as forças quando aproximamos:

Íon x molécula polar: É a força mais forte e sua magnitude pode ser compatível a de uma ligação covalente.

Molécula polar x molécula polar: Ocorre entre moléculas polares da mesma substância ou de substâncias diferentes, ambas polares. Esta força é muito conhecida como dipolo x dipolo ou dipolo-permanente.

Ligações de hidrogênio: Quando ligado a um átomo pequeno e de forte eletronegatividade (F, O ou N), o hidrogênio forma ligações polares muito fortes. Seus pólos interagirão fortemente com outras moléculas polares, formando uma forte rede de ligações intermoleculares.

Molécula polar x molécula apolar: Conhecida como interação dipolo x dipolo induzido, ocorrem porque moléculas polares (dipolos permanentes) conseguem distorcer a distribuição de carga em outras moléculas vizinhas, através de polarização induzida. Uma interação desse tipo é uma interação fraca.

Essas interações são responsáveis, por exemplo, pela solubilidade de gases como o O² (apolar) em água.

Molécula apolar x molécula apolar: O movimento dos elétrons permite que, em determinado momento, moléculas apolares consigam induzir um dipolo em sua molécula vizinha e esta, uma vez polarizada, dê seqüência ao efeito. Essas forças foram percebidas pelo físico polonês Fritz London, que sugeriu que moléculas apolares poderiam se tornar dipolos temporários. Essas forças ficaram conhecidas como forças de dispersão ou forças de London.

Onde atuam as forças intermoleculares

A força intermolecular é responsável por alguns fenômenos muito comuns, como a capilaridade e a tensão superficial. Quando pegamos uma toalha de papel e colocamos apenas uma de suas pontas em contato com a água. Após alguns instantes, toda a toalha está úmida. Essa "subida" da água por algumas superfícies ou tubos capilares (muito finos) é chamada de capilaridade. O fato de uma agulha flutuar sobre a superfície da água mesmo sendo mais densa que ela e o caminhar de um inseto sobre a água só é possível pela tensão superficial, uma espécie de fina camada que se forma nos líquidos.

Ponte de Hidrogênio

Se não existissem as pontes de hidrogênio, a água teria seu ponto de ebulição perto de -90^oC, o que tornaria sua existência impossível na Terra.

Capilaridade

A água chega a uma flor subindo pelo seu caule. Esse é um bom exemplo para o fenômeno da capilaridade. Quando você recebe flores e as coloca em um jarro, é um hábito muito comum cortar a ponta inferior do caule. Para evitar que o ar entre nos pequenos vasos que existem no caule e interrompam a capilaridade por evitar o contato entre as moléculas da água, faça o corte do caule dentro do jarro com água e suas flores durarão um pouco mais.

Quem faz a ciência

Fritz London (1900-1954): Físico polonês que, juntamente com Walter Heitler, publicou o primeiro estudo sobre mecânica quântica na molécula de hidrogênio. Estudou nas universidades de Bonn, Frankfurt, Göttingen, Munique e Paris. Suas publicações mais importantes incluem dois volumes sobre superfluidos. É mais lembrado pela sua teoria sobre as forças de dispersão.