Name: forces between molecules
Uploaded: 2020-11-23T11:47:33.000Z
Duration: 3 min 13 s
Channel: JoVE

As forças intermoleculares, que existem entre as moléculas, são originárias das interações eletrostáticas entre as cargas, as cargas parciais e as cargas temporárias. Todas as moléculas produzem cargas temporárias. Devido à distribuição variada de elétrons, uma maior densidade de elétrons numa região de nuvem de elétrons resulta num dipolo instantâneo, ou um dipolo temporário.Isto induz subsequentemente a outro dipolo instantâneo na molécula vizinha. O efeito dominó dos dipolos ascende a forças atrativas intermoleculares fracas chamadas forças de dispersão, que existem entre todas as moléculas, sejam polares ou não polares. Alguns compostos covalentes, como a água, por exemplo, têm regíons ricas em elétrons e regíons pobres em elétrons provocadas pelas diferenças dos átomos em eletronegatividade.A distribuição desigual de elétrons partilhados e a forma molecular do composto cria permanentemente cargas parciais, resultantes num dipolo permanente no neutron de outro composto tornando-o polar. As moléculas com dipolos permanentes também chamadas de compostos polares alinham-se através de forças dipolo-dipolo, onde a extremidade positiva de uma molécula interage eletrostaticamente com a extremidade negativa da molécula vizinha. Se um composto polar contiver um átomo de hidrogênio covalentemente ligado a um pequeno átomo altamente eletronegativo como o flúor, oxigênio, ou nitrogênio, os átomos tendem a ter cargas parciais maiores.Consequentemente, o átomo de hidrogênio em ligações F-H, O-H, N-H interagem fortemente com o átomo eletronegativo sobre o seu vizinho através de um tipo especial de dipolo dipolo uma força chamada ligação de hidrogênio. Nomeadamente, as ligações de hidrogênio são mais fortes do que as forças dipolo dipolo, e compostos capazes de formar ligações de hidrogênio exibem pontos de fusão e ebulição superiores. As três forças intermoleculares dispersão, dipolo-dipolo, e ligações de hidrogênio são, em comparação com as forças intramoleculares, relativamente fracas, com forças variáveis.São coletivamente classificadas como forças de van der Waals. Enquanto as forças de dispersão estão presentes entre todas as moléculas, polares ou não polares, forças dipolo dipolo e existem ligações de hidrogênio apenas em torno das moléculas polares. Exclusivamente para as soluções é a força íon-dipolo, que é a mais forte força intermolecular.Quando um composto iónico como o cloreto de sódio é dissolvido num solvente polar como a água, os íons dissociados interagem com os dipolos do solvente através das fortes forças íons-dipolo. Aqui, os catíons associam-se às extremidades negativas das moléculas da água, enquanto os aníons interagem com as extremidades positivas.

forças intermoleculares

Intermolecular Forces

Átomos e moléculas interagem através de ligações (ou forças): intramoleculares e intermoleculares. As forças são eletrostáticas uma vez que surgem de interações (de atração ou repulsão) entre espécies carregadas (cargas permanentes, parciais, ou temporárias) e existem com variadas forças entre iões, moléculas polares, não polares, e neutras. Os diferentes tipos de forças intermoleculares são ião–dipolo, dipolo–dipolo, ligações de hidrogénio, e dispersão; entre estas, as forças dipolo–dipolo, de ligações de hidrogénio, e de dispersão existem entre átomos neutros e moléculas e são colectivamente conhecidas como forças de van der Waals.
Forças dipolo–dipolo
As moléculas polares têm uma carga positiva parcial em uma extremidade e uma carga negativa parcial na outra extremidade da molécula—uma separação de carga chamada um dipole. Em uma molécula polar como HCl, o átomo de Cl mais eletronegativo contém a carga negativa parcial, enquanto que o átomo de H menos eletronegativo contém a carga positiva parcial. Uma força de atração entre moléculas de HCl resulta da atração entre a extremidade positiva de uma molécula de HCl e a extremidade negativa de outra. Essa força de atração é chamada de atração dipolo–dipolo, a força eletrostática entre a extremidade parcialmente positiva de uma molécula polar e a extremidade parcialmente negativa de outra.
Forças de Dispersão
Uma das três forças de van der Waals está presente em todas as fases condensadas, independentemente da natureza dos átomos ou moléculas que compõem a substância. Essa força de atração é chamada de força de dispersão de London em homenagem ao físico Americano Fritz London, nascido na Alemanha, que, em 1928, a explicou pela primeira vez. Esta força é muitas vezes referida simplesmente como a força de dispersão. Como os eletrões de um átomo ou molécula estão em movimento constante (ou, alternativamente, a sua localização está sujeita a variabilidade quântico-mecânica), a qualquer momento no tempo, um átomo ou molécula pode desenvolver um dipolo temporário e instantâneo se os seus eletrões forem distribuídos assimetricamente. A presença desse dipolo pode, por sua vez, distorcer os eletrões de um átomo ou molécula vizinha, produzindo um dipolo induzido. Estes dois dipolos temporários, que flutuam rapidamente, resultam em uma atração eletrostática relativamente fraca entre as espécies—chamada força de dispersão.
As forças de dispersão que se desenvolvem entre átomos em diferentes moléculas podem atrair as duas moléculas uma para a outra. No entanto, as forças são relativamente fracas e tornam-se significativas apenas quando as moléculas estão muito próximas. Átomos e moléculas maiores e mais pesados apresentam forças de dispersão mais fortes do que átomos e moléculas menores e mais leves. F2 e Cl2 são gases à temperatura ambiente (reflectindo forças de atração mais fracas); Br2 é um líquido, e I2 é um sólido (reflectindo forças de atração mais fortes).
Ligações de Hidrogénio
O fluoreto de nitrosil (FONF, massa molecular 49 amu) é um gás à temperatura ambiente, enquanto que a água (H2O, massa molecular 18 amu) é um líquido, embora tenha massa molecular mais baixa. Ambas as moléculas têm aproximadamente a mesma forma, e ONF é a molécula mais pesada e maior. Espera-se, portanto, que experiencie forças de dispersão mais significativas. Além disso, esta diferença nos pontos de ebulição não pode ser o resultado de diferenças nos momentos dipolares das moléculas. Ambas as moléculas são polares e apresentam momentos dipolares comparáveis. A grande diferença entre os pontos de ebulição deve-se a uma atração dipolo–dipolo particularmente forte que pode ocorrer quando uma molécula contém um átomo de hidrogénio ligado a um átomo de flúor, oxigénio, ou azoto (os três elementos mais eletronegativos). A grande diferença na eletronegatividade entre o átomo de H (2,1) e o átomo ao qual está ligado (4,0 para um átomo de F, 3,5 para um átomo de O, ou 3,0 para um átomo de N), combinada com o tamanho muito pequeno de um átomo de H e os tamanhos relativamente pequenos de átomos de F, O, ou N, leva a cargas parciais altamente concentradas com esses átomos. As moléculas com porções F-H, O-H, ou N-H são atraídas muito fortemente a porções semelhantes em moléculas próximas, um tipo particularmente forte de atração dipolo–dipolo chamada ligação de hidrogénio. Exemplos de ligações de hidrogénio incluem HF⋯HF, H2O⋯HOH, e H3N⋯HNH2, em que as ligações de hidrogénio são indicadas por pontos.
 Forças ião–dipolo
Uma força ião–dipolo é a atração eletrostática entre um ião e um dipolo. Estas forças são comuns em soluções e desempenham um papel importante na dissolução de compostos iónicos na água.
Quando um composto iónico como KCl é adicionado a um solvente polar como a água, os iões no sólido separam-se e dispersam-se uniformemente. As forças ião–dipolo atraem a extremidade positiva (hidrogénio) das moléculas de água polares para os iões cloreto negativos à superfície do sólido, e atraem as extremidades negativas (oxigénio) para os iões de potássio positivos. As moléculas de água rodeiam os iões K+ e Cl− individuais, reduzindo as forças interiónicas fortes que unem os iões (em um sólido) e permitindo que estes se desloquem para a solução como iões solvatados. Superar a atração eletrostática permite o movimento independente de cada ião hidratado em uma solução diluída à medida que os iões passam de posições fixas no composto não dissolvido para iões solvatados e amplamente dispersos em solução.
A força das interações ião–dipolo é diretamente proporcional à i) carga no ião e ii) magnitude do dipolo das moléculas polares.
Este texto é adaptado de <a href="https://openstax.org/books/chemistry-2e/pages/10-introduction">Openstax, Chemistry 2e, Chapter 10: Liquids and Solids</a>.

Forças Intermoleculares

Átomos e moléculas interagem por meio de ligações (ou forças): intramoleculares e intermoleculares. As forças são eletrostáticas à medida que surgem de interações ...

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Molecular Biology

Biologia Molecular

Unit 1

Unidade 1

Biochemistry of the Cell

Bioquímica da Célula

KEY TERMS AND CONCEPTS

TERMOS-CHAVE E CONCEITOS

forces between molecules

Forces between molecules help explain why matter behaves the way it does. These intermolecular attractions act between separate molecules, not within a single molecule. They are often much weaker than the bonds that hold atoms together inside a molecule, but they still affect many properties of liquids and solids.

Several common types of intermolecular forces are covered in this topic. These include dipole-dipole forces, hydrogen bonding, ion-dipole forces, and van der Waals forces. Van der Waals forces are also called dispersion forces or London dispersion forces.

These attractions help determine how molecules stick together and how they move past one another. In liquids, they influence flow and boiling behavior. In solids, they help shape the structure and stability of the material.

Forces Between Molecules

the periodic table and organismal elements

the-periodic-table-and-organismal-elements

Element Groups in Living Things

Living things are built from elements found on the periodic table. This page focuses on the elements that make up organisms and how they are grouped in biology. These organismal elements are usually divided into major, minor, and trace categories. Major elements make up most of the mass of living matter. Minor elements are needed in smaller amounts. Trace elements are present in very small amounts but still play important roles. The periodic table helps show where these elements fit and how...

functional groups

Functional Groups in Organic Molecules

Functional groups are the parts of organic molecules that give them specific chemical behavior. They help determine how a compound reacts and what properties it has. In organic chemistry, these groups are used to classify molecules in a clear way. Hydrocarbons are one common class of organic compounds. They contain only carbon and hydrogen. Alcohols, aldehydes, and ketones are other classes that are identified by their functional groups. These groups make each class behave differently from the...

polymers

Polymer Structures and Uses

Polymers are large molecules built from repeating smaller units called monomers. Their long-chain structure gives them many different properties and makes them useful in everyday materials. Polymers can form in two main ways. In addition polymerization, monomers join together without losing any atoms. In condensation polymerization, monomers link while a small molecule is released. These two pathways help explain how many common plastics and related materials are made. The structure of a...

what are lipids?

Lipids in Cells: Fats and Membranes

Lipids are a group of biomolecules found in living things. They are known for their role in energy storage and in building cell membranes. This makes them important in many parts of biology. Fats are one common type of lipid. Other lipids include phospholipids and steroids. Each group has a different structure and a different job in the body. Phospholipids are especially important because they help form cell membranes. Steroids also belong to the lipid group, and they have their own distinct...

structure of lipids

Types of Lipids and Their Structure

Lipids are a major group of biological molecules, and their structure helps explain their different forms. Many lipids are built from fatty acids, which are long hydrocarbon chains with a carboxyl group. The carbon chain is hydrophobic, meaning it does not mix well with water, while the carboxyl group is the acidic end. Triglycerides are one common lipid type. They consist of a glycerol molecule joined to three fatty acid chains. Saturated triglycerides have fatty acids with only single...

chemistry of carbohydrates

Carbohydrate Structures and Types

Carbohydrates are biomolecules built from carbon, hydrogen, and oxygen. Their chemistry helps explain how simple sugars join together and how larger carbohydrate molecules form. The smallest carbohydrates are monosaccharides, or single sugar units. These can link to make disaccharides, which contain two sugar units, and polysaccharides, which are long chains of many sugar units. Carbohydrates play an important role in biology because they are part of the structures and processes found in...

nucleic acids

Nucleic Acids and Genetic Information

Nucleic acids carry genetic information in cells. They include DNA and RNA, which are made from nucleotide building blocks. These molecules store, copy, and help use the instructions needed for life. DNA is the main long-term storage molecule for genetic information. RNA helps carry and use that information in cells. Together, these nucleic acids connect the code in a cell to the proteins it can make.

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Forces between molecules help explain why matter behaves the way it does. These intermolecular attractions act between separate molecules, not within a single molecule. They are often much weaker than the bonds that hold atoms together inside a molecule, but they still affect many properties of liquids and solids. Several common types of intermolecular forces are covered in this topic. These include dipole-dipole forces, hydrogen bonding, ion-dipole forces, and van der Waals forces. Van der...

noncovalent attractions in biomolecules

How Biomolecules Hold Their Shape

Biomolecules hold their shape through noncovalent attractions. These interactions occur within and between molecules and help control the structure and stability of complexes. They are different from covalent bonds because they do not involve sharing electrons. Four main noncovalent interactions are important in biology: hydrogen bonds, van der Waals forces, ionic bonds, and hydrophobic interactions. Hydrogen bonds form when a hydrogen atom is covalently bonded to a strongly electronegative...

pH Scale and Acid-Base Balance

pH measures how acidic or basic an aqueous solution is. It is a key way to describe the balance between acids and bases in water-based solutions. The pH scale shows this balance with low values for acidic solutions and high values for basic solutions. Neutral solutions fall in the middle of the scale. Understanding pH helps explain how different substances behave in water. It also helps compare solutions that are more acidic, more basic, or neutral.

hydrolysis of atp

ATP Hydrolysis and Energy Release

ATP hydrolysis is a key chemical reaction in cells that releases energy. ATP, or adenosine triphosphate, is the molecule cells use to store and transfer energy for many processes. During hydrolysis, water breaks the bond in ATP’s terminal phosphate group. This reaction converts ATP into ADP, or adenosine diphosphate, and inorganic phosphate. The released energy can then be used to drive cellular work. High school biology students often see ATP hydrolysis as part of energy transfer in living...

key terms and concepts

Explore the main intermolecular attractions, including dipole-dipole forces, hydrogen bonding, ion-dipole forces, and van der Waals forces, for high school chemistry.

Forces Between Molecules | JoVE K12

molecular biology

JoVE Core Biologia Molecular mostra os processos moleculares da célula através de vídeos de animação claros e concisos. Além disso, nos vídeos de Cientistas em ação, a aplicação desses conceitos é demonstrada por meio de experimentos reais em laboratórios modernos.

Forces Between Molecules

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