Propriedades emergentes: ponto de fusão/ebulição, solubilidade e condutividade

Propriedades emergentes: a ideia central

As propriedades macroscópicas (ponto de fusão/ebulição, solubilidade e condutividade) emergem de como as partículas estão organizadas e de quão “difícil” é separá-las ou mover cargas através do material. Uma forma prática de pensar é sempre responder a duas perguntas:

• O que precisa ser vencido para mudar o estado físico ou dissolver? (interações entre partículas ou uma rede inteira)
• Existem portadores de carga móveis? (íons livres, elétrons deslocalizados, ou nenhum)

1) Ponto de fusão e ponto de ebulição: regra geral de “o que está sendo quebrado”

Regra conceitual 1 — Mudanças de fase não quebram ligações dentro das partículas, mas separam partículas

Ao fundir ou ferver, normalmente você não rompe ligações internas (como dentro de uma molécula); você enfraquece/vence as interações que mantêm as partículas próximas. A exceção prática é quando o “material” não é feito de partículas discretas, mas de uma rede contínua (como certos sólidos de rede), em que separar implica romper a própria estrutura extensa.

Regra conceitual 2 — Identifique se o sólido é “partículas” ou “rede”

• Sólidos de partículas: unidades discretas (moléculas neutras, átomos, ou íons organizados). Ao fundir, as unidades continuam existindo, mas ficam móveis.
• Sólidos de rede: uma estrutura extensa em que a unidade se repete formando uma malha contínua. Para fundir, é preciso desorganizar uma grande fração da rede, exigindo muita energia.

Passo a passo prático — Como estimar se PF/PE será baixo, médio ou alto

1. Classifique o tipo de substância: molecular (moléculas neutras), iônica (cátions/ânions), metálica (átomos metálicos), ou rede covalente (malha extensa).
2. Pergunte “o que mantém unido?”
   • Molecular: interações entre moléculas.
   • Iônica: atração eletrostática na rede.
   • Metálica: coesão por elétrons deslocalizados.
   • Rede covalente: ligações na própria rede.
3. Estime a intensidade global usando pistas estruturais:
   • Massa e polarizabilidade maiores tendem a aumentar PF/PE em substâncias moleculares.
   • Forma: moléculas mais “compactas” empacotam melhor e tendem a ter PF maior; moléculas mais ramificadas empacotam pior e tendem a ter PF menor (mesma fórmula pode mudar PF bastante).
   • Capacidade de interagir fortemente: presença de grupos que aumentam atração entre partículas eleva PF/PE.
   • Carga e tamanho dos íons: íons com cargas maiores e raios menores tendem a formar redes mais coesas, elevando PF.
4. Decida a ordem de grandeza:
   • Baixo: substâncias moleculares pequenas e pouco interativas (muitas são gases ou líquidos à temperatura ambiente).
   • Intermediário: substâncias moleculares maiores/mais interativas; alguns sólidos moleculares.
   • Alto: iônicos, metálicos e redes covalentes (especialmente redes covalentes).

Tabela-resumo de decisão — PF/PE (tendência)

2) Solubilidade: “semelhante dissolve semelhante” com um checklist

Regra conceitual 3 — Dissolver é trocar interações

Uma substância dissolve quando o sistema consegue substituir interações soluto–soluto e solvente–solvente por interações soluto–solvente suficientemente favoráveis. Por isso, a regra prática é:

• Solutos polares/iónicos tendem a dissolver em solventes polares.
• Solutos apolares tendem a dissolver em solventes apolares.

Regra conceitual 4 — Solventes polares estabilizam cargas (solvatação)

Quando o soluto é iônico, dissolver exige separar íons que estavam próximos na rede. Isso só acontece bem se o solvente conseguir solvatar (envolver e estabilizar) cátions e ânions. Em solventes polares, as moléculas orientam suas regiões parcialmente carregadas ao redor dos íons, reduzindo a energia do sistema.

Passo a passo prático — Prever solubilidade (qualitativo)

1. Identifique o soluto: é iônico? molecular polar? molecular apolar?
2. Identifique o solvente: é polar (ex.: água, álcoois) ou apolar (ex.: hidrocarbonetos)?
3. Aplique “semelhante dissolve semelhante”:
   • Iônico/polar + solvente polar → tende a dissolver.
   • Apolar + solvente apolar → tende a dissolver.
   • Iônico em solvente apolar → tende a não dissolver.
   • Apolar em solvente polar → tende a baixa solubilidade.
4. Refine com dois ajustes comuns:
   • Tamanho do soluto apolar: quanto maior a parte apolar, menor a solubilidade em solvente polar.
   • Presença de “regiões polares” em moléculas: grupos polares podem aumentar solubilidade em solventes polares, mas o efeito pode ser superado por uma grande “cauda” apolar.

Tabela-resumo de decisão — Solubilidade

3) Condutividade elétrica: depende de portadores de carga móveis

Regra conceitual 5 — Conduzir exige carga + mobilidade

Para um material conduzir corrente elétrica, ele precisa ter cargas (elétrons ou íons) e essas cargas precisam estar livres para se mover. A estrutura determina se a carga fica presa (não conduz) ou móvel (conduz).

Continue em nosso aplicativo e ...

• Ouça o áudio com a tela desligada
• Ganhe Certificado após a conclusão
• + de 5000 cursos para você explorar!

ou continue lendo abaixo...

Baixar o aplicativo

Passo a passo prático — Classificar condutividade em diferentes estados

1. O material é metálico? Se sim, tende a conduzir no estado sólido e líquido (elétrons deslocalizados móveis).
2. O material é iônico?
   • Sólido: tende a não conduzir (íons presos na rede).
   • Fundido ou em solução aquosa: tende a conduzir (íons móveis).
3. O material é molecular covalente? Em geral, não conduz (não há íons livres nem elétrons móveis). Exceções envolvem estruturas especiais ou ionização em solução, mas como regra inicial: baixa condutividade.

Tabela-resumo de decisão — Condutividade

Estudos de caso (curtos) com justificativa completa

Caso 1 — Por que o sal de cozinha tem PF alto e conduz só quando dissolvido ou fundido?

Observação: sólido com PF alto; não conduz como sólido; conduz em solução aquosa.

• Estrutura relevante: rede de íons alternados.
• PF alto: para fundir, é preciso desorganizar uma rede extensa de atrações eletrostáticas.
• Condutividade no sólido: não: íons estão fixos em posições; não há mobilidade de carga.
• Condutividade em solução: sim: o solvente polar solvata e separa os íons, que passam a se mover e transportar carga.

Caso 2 — Água e óleo: por que não se misturam?

Observação: baixa miscibilidade entre um líquido polar e outro apolar.

• Estrutura relevante: um líquido é polar; o outro é apolar.
• Regra aplicada: semelhante dissolve semelhante.
• Justificativa: misturar exigiria substituir interações favoráveis do líquido polar por interações menos favoráveis com moléculas apolares; o sistema tende a separar fases para manter interações mais estáveis.

Caso 3 — Açúcar em água: dissolve, mas não conduz

Observação: alta solubilidade em água; solução não conduz bem.

• Estrutura relevante: moléculas neutras com regiões polares suficientes para interagir com solvente polar.
• Solubilidade: interações soluto–solvente são favoráveis, então dissolve.
• Condutividade: apesar de dissolver, as partículas permanecem como moléculas neutras; não surgem íons móveis em quantidade significativa, então a condução é baixa.

Caso 4 — Metal sólido conduz, mas um sólido molecular típico não

Observação: um fio metálico conduz facilmente; muitos sólidos moleculares não.

• Estrutura relevante: no metal há elétrons móveis; no sólido molecular há partículas neutras sem portadores de carga livres.
• Resultado: metal conduz no sólido; sólido molecular é isolante ou mau condutor.

Quadro de decisão integrado (PF/PE, solubilidade e condutividade)