Ciências da NaturezaQuímica Geral (Ligações Químicas, Forças Intermoleculares e Geometria)Difícil
Questão de Química Geral (Ligações Químicas, Forças Intermoleculares e Geometria) — ENEM
Em uma pesquisa de ecologia aquática, cientistas estudam insetos que caminham sobre a superfície da água sem afundar, como a mosca-d'água. O pesquisador explica que a superfície da água se comporta como uma membrana elástica por causa das forças intermoleculares: as moléculas de água no interior do líquido são atraídas em todas as direções por ligações de hidrogênio com vizinhas ao redor, chegando a um balanço de forças. Já as moléculas na superfície têm vizinhas apenas abaixo e nas laterais, sem nenhuma molécula de água acima, o que gera uma força líquida para baixo que puxa a superfície e a compacta. Essa contração da camada superficial gera a tensão superficial, que suporta pequenos objetos ou insetos. Experimentos mostram que líquidos com forças intermoleculares mais fracas, como o éter etílico, têm tensão superficial muito menor que a da água. Com base nas forças intermoleculares da água, por que a tensão superficial da água é significativamente maior que a do éter etílico?
AA água forma ligações de hidrogênio intensas entre as moléculas, resultando em tensão superficial maior que a do éter, que só faz forças dipolo-dipolo e dispersão de London.
BA água é apolar, gerando forças de dispersão de London muito intensas que aumentam a tensão superficial em relação ao éter polar.
CA água tem massa molecular maior que o éter etílico, e por isso suas forças de dispersão de London são mais intensas.
DO éter forma ligações de hidrogênio internas mais fortes que a água, o que reduz sua tensão superficial.
EA tensão superficial da água é maior porque o oxigênio é mais pesado que o carbono, aumentando a massa das moléculas superficiais.
Gabarito comentado
A tensão superficial é uma manifestação direta das forças intermoleculares na camada de contato líquido-ar. A água apresenta tensão superficial excepcionalmente alta por causa das ligações de hidrogênio, que exigem H ligado a F, O ou N. O éter etílico, sem esse tipo de interação entre suas próprias moléculas, tem forças muito mais fracas e tensão superficial muito menor, o que explica fenômenos como insetos caminhando sobre a água.
Resolução passo a passo
O texto indica que a tensão superficial resulta das forças intermoleculares que puxam as moléculas da superfície para o interior do líquido: quanto mais intensas essas forças, maior a tensão. A água possui ligações de hidrogênio, a mais forte das forças intermoleculares, pois o hidrogênio está ligado ao oxigênio, elemento pequeno e muito eletronegativo. O éter etílico tem o oxigênio ligado a dois carbonos, sem hidrogênio preso diretamente ao oxigênio, impedindo ligações de hidrogênio entre suas moléculas; restam apenas interações dipolo-dipolo fracas e dispersão de London. A enorme diferença de intensidade entre as ligações de hidrogênio da água e as interações do éter explica a tensão superficial muito superior da água. A opção que diz a água é apolar está errada: a água é polar e forma ligações de hidrogênio. A opção sobre maior massa molecular é incorreta, pois o éter etílico (C₄H₁₀O, massa 74 g/mol) é mais pesado que a água (18 g/mol), e ainda assim tem tensão menor. Dizer que o éter faz ligações de hidrogênio mais fortes inverte os fatos, dado que o éter não satisfaz a condição de H ligado a F, O ou N. Atribuir a diferença ao peso do oxigênio ignora completamente o tipo de interação intermolecular. Por isso a resposta correta é a quarta opção: a água faz ligações de hidrogênio intensas, enquanto o éter não as faz entre si.
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