Quebra de Interações e Mudanças de Estado

Homólise e Heterólise

Em uma ligação covalente quando os dois elétrons que constituem uma ligação (sobreposição de dois orbitais), separam-se (quando a ligação se rompe), cada um vai para um átomo.
Esse tipo de quebra de ligação é chamada de homólise.

Caso essa ligação se quebre e os dois elétrons que a formavam forem para o mesmo átomo, esse processo de quebra é chamado de heterólise.


A energia de dissociação de ligação necessária em uma homólise é diferente (e menor) do que em um heterólise.
 
Já que na heterólise uma molécula neutra produz um íon positivo e um negativo.
E para separar essas cargas opostas necessita de bastante energia.




Em fase gasosa a quebra das moléculas ocorre do jeito mais fácil, por homólise.
Mas em solvente ionizante (solventes polares) tende a ocorrer por heterólise.

Um exemplo desse último caso é o HCl. 
É uma molécula neutra formada por ligação covalente, mas quando misturado na água se dissocia em íons H+ + Cl-.

Mudanças de Estados Físicos

Em sólidos cristalinos de íons ou moléculas, eles estão ordenados ligados uns ao outros em uma repetição, formando uma rede de partículas.

A passagem desse estado ordenado para um menos é chamado de fusão, que é a transformação para o estado líquido.


Quando a temperatura das partículas faz com que elas tenham energia térmica suficiente para romper a força das ligações intracristalinas (da rede cristalina, estrutura de componentes sólidos), forças que mantêm elas em posição ordenada, então ocorre fusão.

Sólidos Iônicos

Rede cristalina formada por íons como o NaCl, cada íon possui ao seu redor seis íons de carga oposta ligados a ele.

Então um cátion de Na por exemplo não pertence a um ânion de Cl, mesmo que tivesse como saber que era para aquele determinado Cl- que o Na+ cedeu o elétron, pois todos os Cl- ligados ao Na+ o influenciam (o atraem) da mesma forma.

Força eletrostática é uma força muito forte, o que faz os cristais de compostos iônicos serem extremamente resistentes.
Para alcançar o ponto de fusão do NaCl necessita-se de 801 graus Celsius e o ponto de ebulição é atingido somente a 1413 graus Celsius.




Outros cristais iônicos podem não apresentar a mesma forma geométrica da formação da rede cristalina como o NaCl, mas todos têm as mesmas propriedades de serem muito resistentes e ordenados, com elevados pontos de fusão e ebulição.

* O Nitrato de Potássio apresenta tanto ligação covalente como ligação iônica:

KNO3 -> K+  + NO3-


Porém é a ligação iônica dele que determina suas propriedades físicas.
Tendo praticamente as mesmas propriedades físicas que um composto totalmente iônico como o NaCl.

Sólidos Moleculares

Já para as propriedades físicas de compostos sólidos moleculares, com suas redes cristalinas formadas por moléculas, para desordenar as partículas precisa-se somente romper as ligações intermoleculares e não as ligações entre átomos ou íons.


Ainda que as ligações entre as moléculas sejam ligações mais fortes (do tipo dipolo-dipolo) por serem polares, é uma polarização menor do que nos íons sendo a atração mais fácil de ser rompida.




* O metano, CH4: Rompe sua rede cristalina e se transforma em líquido em uma temperatura muito baixa, por mais que ele seja uma molécula apolar esse baixo ponto de fusão e ebulição também está presente em moléculas polares.

O ponto de fusão do metano é -183 graus Celsius.

Mas em moléculas polares que fazem entre si um tipo de ligação intermolecular dipolo-dipolo chamada de ligação de hidrogênio, ficam muito mais fortemente ligadas do que moléculas polares que não as fazem ou do que moléculas apolares.
Aumentando assim consideravelmente seu ponto de fusão e ebulição. 

Ligação de hidrogênio é a ligação de um hidrogênio ligado covalentemente em um átomo de Flúor, Nitrogênio ou Oxigênio em uma molécula, que é atraído por um Flúor, Nitrogênio ou Oxigênio de outra molécula.

Pois a ligação de um hidrogênio em um átomo tão eletronegativo quanto os FON, faz com que seu elétron seja afastado do núcleo, deixando-o descoberto e fazendo com que esse núcleo do hidrogênio (essa carga positiva) possa ser altamente atraído por um desses átomos fortemente eletronegativos de outras moléculas.


A ligação de hidrogênio possui energia de 21 kJ/mol, é bem mais fraca que uma ligação covalente (do hidrogênio com o átomo de FON da própria molécula) que possui energia de 210 a 420 kJ/mol.
Mas ela é muito mais forte que outras interações de dipolo-dipolo.


* Pela formação da ligação de hidrogênio entre moléculas de água (são formadas diversas dessas ligações) faz com que o seu ponto de fusão e ebulição seja anormalmente alto, em comparação a outros compostos moleculares.

Tamanho da Molécula

O Tamanho da molécula também influência no ponto de fusão e ebulição.

Quanto maior for a molécula maior será seu ponto de fusão.

Pois passa a ter mais espaço para ocorrer polaridade. 
Podendo ter mais partes sendo atraídas por forças de Van der Waals ou mais ligações de hidrogênio ocorrendo.


* Como moléculas orgânicas podem ser muito grandes: podem chegar até 350 graus Celsius para atingir seu ponto de ebulição. 

Mas normalmente não chegam a temperaturas maiores do que essa.


Há outras maneiras de mudar o estado físico de compostos, além de com mudanças na temperatura e energia térmica das moléculas.

Pode-se ocorrer essa mudança de estado também por mudança na pressão do ambiente.

Solubilidade e Dissolução

Pode-se dissociar compostos iônicos de um jeito mais fácil do que o fornecimento de calor para romper seu cristal.

Quando mistura-se um sólido iônico em um líquido polar suas partículas se separam e o solvente passa a ocupar o espaço entre elas, rompendo assim suas interações cada vez mais.


Essa separação ocorre pela energia liberada da formação de ligações com as moléculas do solvente.

Como as moléculas do solvente são polares, elas ligam suas extremidades polarizadas ao íon de carga oposta, no sólido iônico.

Com essas formações de ligações e liberação de energia, ocorre quebra de certas interações interiônicas e essas partículas do íon vão sendo cada vez mais circundadas pelas partículas do solvente.

* A água:

A água é um bom solvente por possuir o grupo OH, onde o oxigênio possui pares de elétrons livres, que o faz atrair as partículas positivas.

Já o hidrogênio com seu núcleo descoberto atrai as partículas de carga negativa.

* Se um soluto apolar for colocado em um solvente polar: 

As partículas do solvente fortemente ligadas e agregadas entre si, não seriam atraídas a mudarem pela chegada desse soluto, permanecendo sem muita reação, sendo que as interações que seriam estabelecidas seriam muito fracas.

* Se um soluto e um solvente apolares forem colocados juntos:

As suas forças de atração de Van der Waals interagiriam entre eles.