Forças de Dipolo Induzido

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Selo impresso na Holanda, por volta de 1993, mostra Van der Waals, o cientista que desenvolveu importantes estudos sobre as forças intermoleculares*
Selo impresso na Holanda, por volta de 1993, mostra Van der Waals, o cientista que desenvolveu importantes estudos sobre as forças intermoleculares*

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por Jennifer

04 Dec 2014

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As moléculas apolares são aquelas que não apresentam diferença de eletronegatividade entre seus átomos e, por isso, não possuem dipolos ou partes com diferentes densidades de carga eletrônica. Tendo em vista somente essa informação, todas as substâncias apolares e os gases nobres que são formados por átomos isolados, como o hélio, deveriam apresentar-se somente no estado gasoso, em que as moléculas e átomos ficam bem afastados e sem praticamente nenhuma interação. No entanto, como a imagem a seguir mostra, o iodo (I2) é um exemplo de substância apolar sólida em temperatura ambiente. Além disso, os hidrocarbonetos que compõem a gasolina são líquidos. Como, então, isso é possível?


O iodo é apolar e apresenta-se no estado sólido

Isso é possível graças a um tipo de interação intermolecular que ocorre com todo tipo de susbstância, mas que é a única que ocorre com as substâncias apolares, que são as interações ou forças de dipolo induzido.

Quando as moléculas apolares ou os átomos dos gases nobres aproximam-se, há uma repulsão entre os seus elétrons (pois possuem carga negativa), que se acumulam em uma determinada região da eletrosfera, o que leva a uma polarização momentânea da molécula, ou seja, cria-se um dipolo no qual uma região fica parcialmente negativa (com maior quantidade de elétrons) e a outra fica parcialmente positiva (com deficiência de elétrons). Outras moléculas da vizinhança, que são atraídas pela parte negativa da molécula, também são induzidas a formar um dipolo.


Força de dipolo induzido entre moléculas de iodo

A força de atração intermolecular do tipo dipolo induzido-dipolo induzido pode receber outras denominações, tais como: dipolo instantâneo-dipolo induzido, interações ou forças de Van der Waals (em homenagem ao cientista holandês Johannes Diederik van der Waals (1837-1923), que desenvolveu importantes estudos sobre os três tipos de interações intermoleculares entre as moléculas) e interações ou forças de London (em homenagem ao físico alemão Fritz Wolfgang London (1900-1954), que relacionou essa força intermolecular com o movimento dos elétrons).

As forças de dipolo induzido são as mais fracas. Veja a ordem a seguir:

Dipolo induzido < Dipolo permanente < Ligações de hidrogênio

Por essa razão, a maioria delas apresenta-se no estado gasoso em condições ambientes. Alguns exemplos são H2, O2, N2, F2, Cl2, CO2, CH4, C2H6.

Além disso, no caso das que não se encontram no estado gasoso, é muito fácil transformá-las em gases porque não é necessária muita energia para romper suas interações. Por exemplo, o próprio iodo sublima, ou seja, passa diretamente do estado sólido para o gasoso, conforme pode ser observado nas paredes do recipiente que o contém na imagem mais acima. Outro exemplo é o dióxido de carbono (CO2), que, no estado sólido, é conhecido como gelo-seco, mas que também sublima a -37 ºC.

No entanto, a facilidade de mudança de estado físico depende também de outro fator: a massa molar. Quanto maior a massa molar, maior é a força de interação, pois as forças de dipolo induzido dependem da superfície de contato. Quanto maior a superfície de contato entre as moléculas, maior é a indução que uma exerce sobre a outra e maior é a atração entre ambas. É por isso que os hidrocarbonetos da gasolina, como o octano a seguir, apresentam-se na forma líquida (ponto de fusão = -56,8 ºC e ponto de ebulição = 125,6 ºC).

H3C — CH2 — CH2 — CH2 — CH2 — CH2 — CH2 — CH3

Na natureza existem exemplos da utilização das forças de Van der Waals. Um deles é a capacidade das lagartixas (ou gecos) de subirem em paredes e andarem nos tetos, mesmo quando as superfícies são bem lisas. As patas desses animais possuem milhares de cerdas estruturas minúsculas e bem finas como fios de cabelo — com moléculas que aumentam a área de superfície com a parede e que fazem uso da força de dipolo induzido-dipolo induzido para vencer a força da gravidade. É por essa razão que as largatixas conseguem sustentar-se sobre essas estruturas.

Cientistas estudam esse fenômeno com o objetivo de produzirem materiais que possam realizar esse tipo de interação, o que permitirá que as pessoas subam em paredes, além do desenvolvimento de uma alternativa ao velcro e de materiais que poderão ser usados como adesivos químicos em aplicações médicas.


As patas da lagartixa possuem milhares de filamentos que realizam uma força de atração do tipo dipolo induzido com as moléculas da superfície
 

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* Imagem com direitos autorais: Boris15/ Shutterstock.com 


Por Jennifer Fogaça
Graduada em Química

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por Jennifer

04 Dec 2014

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