Question

Apesar de terem tamanhos e massas molares proximas, a agua é um liquido a temperaturae pressoes ambientes, enquanto o metano é um gas. Por que isso ocorre?

Answer 1

Diferença do estado físico destas moléculas está ligações de hidrogênio e nas orbitais.

No caso da água o oxigênio tem 4 orbitais igual o carbono, porém há apenas 2 ligações de hidrogênio. 

Isso faz com que os hidrogênios mudem de orbitas com maior facilidade, o que podemos dizer que há baixa força intermoleculares para mantê-los na mesma orbita e até mesmo na mesma molécula.

Este tipo de característica faz com que água seja fluida em pressões ambientes.

Apesar do metano e a água terem empacotamento de moléculas semelhantes, ou seja, o formato espacial das ligações dos dois são tetraédricas, devido aos orbitais livres do oxigênio a mudança do ângulo das ligações de hidrogênio.

A angulação da água é de 104,9º, quanto o metano é um tetraédrico perfeito de 109,5º de angulação.

Devido as estes orbitais livres a água tem uma característica muito interessante que é sua polaridade, devido ao Oxigênio ser muito eletronegativo e “puxar os elétrons” do Hidrogênio mais próximo dele.

Há a tendência de quebra e ligações de hidrogênios com outras moléculas de água. Essa capacidade é o que torna a água uma substância polar e líquida, diferente do metano que não fazer ligação de hidrogênio e é apolar