8. (UEMA 2014) O gelo seco corresponde ao dióxido de carbono no estado sólido. Suas
aplicações são as mais variadas, desde efeitos especiais em shows à conservação de
alimentos. Neste último caso, seu uso é preferencial quando comparado ao gelo comum (água
no estado sólido).
O texto acima cita duas substâncias compostas e um estado físico da matéria.
a) Por que o CO2 sólido é chamado de gelo seco?
b) Por meio da geometria da molécula, diferencie a água do CO2. Justifique sua resposta.
Soluções para a tarefa
a) Porque além de ser sólido como o gelo ele se encontra a uma temperatura de cerca de -78ºC, uma temperatura extremamente baixa
b) A água (H₂O) possui geometria angular e é formada por ligação intermolecular do tipo ponte de hidrogênio, que é a mais intensa entre todas, por isso suas temperaturas de fusão e de ebulição são muito mais elevadas, o que torna inviável a sua utilização nas atividades apresentadas pelo enunciado. O gelo seco [CO₂(s)], por sua vez, possui geometria linear e é formado por ligações intermoleculares do tipo dipolo induzido, a mais fraca entre todas, por isso seus pontos de fusão e ebulição são muito inferiores aos da água, o que torno viável a sua utilização nas atividades apresentadas no enunciado
O CO₂ sólido é chamado de gelo seco pelo fato dele ter certas semelhanças com o mesmo, especialmente em relação a temperatura, além de sublimar com o aumento de temperatura (portanto, sem formação de líquido). A água possui geometria angular enquanto o CO₂ possui geometria linear.
Para responder corretamente a questão, é necessário aprender mais sobre Geometria Molecular.
Geometria Molecular
A maneira como os átomos estão distribuídos no espaço pela molécula é a área estudada pela geometria molecular. No caso, a geometria molecular interfere nas características físico-químicas (ponto de fusão, ponto de ebulição, solubilidade, polaridade, etc) da substância.
A determinação da geometria de uma molécula depende:
- Do número de átomos presente;
- Da presença ou não de par de elétrons desemparelhados no átomo central;
Assim, para a letra b) da referida questão, como podemos observar na Figura abaixo, a água (H₂O), pelo fato do elemento central (o oxigênio) possuir pares de elétrons desemparelhados, terá as ligações covalentes formadas entre o hidrogênio e o oxigênio formando um ângulo menor que , em virtude das forças de repulsão entre os pares de elétrons da ligação e os pares desemparelhados do oxigênio.
Essa estrutura confere a água uma certa polaridade, além de um ponto de fusão e de ebulição mais elevado (além das ligações intermoleculares serem do tipo ligação hidrogênio).
Já o gelo seco [CO₂(s)] terá geometria linear, uma vez que o elemento central (carbono) não possui pares de elétrons desemparelhados. Dessa forma, teremos uma substância apolar, com pontos de fusão e ebulição menores do que á água (além das ligações intermoleculares serem do tipo dipolo induzido).
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