Nesta categoria será considerado o uso do termo energia relacionados com os seguintes aspectos: transição de fase ou quebra da ligação intermolecular; quantidade de energia na interação de ligações de hidrogênio em relação às outras formas de ligação intermolecular; na explicação do ponto de fusão e/ou ebulição; variável energética de quantificação e conceito de volatilidade.
Tabela 16 - Relação dos aspectos energéticos no conteúdo de forças intermoleculares. Sub-Categoria L1 L3 L5 L7 L8 Transição de fase ou quebra da ligação intermolecular
Existe uma pequena fração das moléculas com energias cinéticas muito altas, tendo assim velocidades muito elevadas. Se uma destas moléculas com alta velocidade estiver na superfície e se movimentando na direção correta, pode escapar da atração das outras moléculas e passar para a fase vapor. Quando isto acontece, dizemos que a molécula foi perdida por evaporação (ou, no caso da substância ser sólida, por sublimação). (p. 347)
Num dado instante, uma certa fração de moléculas na superfície adquire a mínima energia cinética necessária para vencer
as forças
intermoleculares, escapando do líquido. (p. 456)
Quanto maiores as forças de atração entre as moléculas em um líquido, maior será a energia que deve ser fornecida para separá- las. (p. 470)
A absorção de calor na evaporação e a liberação de calor na condensação são demonstrações diretas de que a energia de um líquido é menor do que a energia de um gás na mesma temperatura. Para que um líquido evapore, é preciso realizar trabalho contra as forças de atração entre as moléculas, e isto requer fornecimento de energia do ambiente na forma de calor. (p. 55) (Grifos nossos
Quanto mais forte as forças intermoleculares em um líquido, maior é a energia necessária para separar as moléculas. Portanto, líquidos com forças intermoleculares fortes têm um alto ponto de ebulição. (p. 300) Quantidade de energia na interação de ligações de hidrogênio em relação às outras formas de ligação intermolecular
Não utiliza o termo energia para explicar a quantidade de energia necessária para o rompimento de ligações de hidrogênio em relação aos demais tipos de interação.
Não utiliza o termo energia para explicar a quantidade de energia necessária para o rompimento de ligações de hidrogênio em relação aos demais tipos de interação.
Não utiliza o termo energia para explicar a quantidade de energia necessária para o rompimento de ligações de hidrogênio em relação aos demais tipos de interação.
Não utiliza o termo energia para explicar a quantidade de energia necessária para o rompimento de ligações de hidrogênio em relação aos demais tipos de interação.
Não utiliza o termo energia para explicar a quantidade de energia necessária para o rompimento de ligações de hidrogênio em relação aos demais tipos de interação.
Na explicação do ponto de
fusão e/ou ebulição
Isto significa que todo calor adicionado deve estar aumentando a energia potencial das moléculas.
Não utiliza o termo energia para explicar o ponto de fusão e o ponto de ebulição.
À medida que se eleva a temperatura de uma substância, suas moléculas adquirem
Não utiliza o termo energia para explicar o ponto de ebulição. O ponto de fusão não é discutido no texto.
Não deixa explícito onde trata o conceito de ponto de ebulição, porém o que está na página 433 no
Durante a fusão, as moléculas, mantidas mais ou menos em posições rígidas no sólido, iniciam um processo de separação à medida que formam a fase líquida, onde possuem uma liberdade de movimento um pouco maior. (p. 355)
energia cinética. Por fim, quando o ponto de ebulição (p.e.) é atingido, as moléculas têm energia cinética suficiente para escapar às forças de atração das moléculas vizinhas. Quanto maiores essas forças de atração, mais alto será p.e. (p.470)
primeiro ponto abordado desta tabela, para este livro possibilita termos uma explicação completa da relação da energia e o conceito de ponto de ebulição. Variável energética de quantificação
Utiliza a variação de Entalpia Utiliza a variação de Entalpia
Utiliza a variação de Entalpia
Utiliza a variação de Entalpia. Utiliza a variação de Entalpia
conceito de volatilidade
Não relaciona o termo energia a este conceito
Não relaciona o termo energia a este conceito
Não relaciona o termo energia a este conceito
Não relaciona o termo energia a este conceito
Não utiliza o termo energia para explicar o conceito de volatilidade.
Segundo (ROCHA, 2001), na aproximação de moléculas, átomos ou íons dois fenômenos podem ocorrer: (a) essas espécies podem reagir ou (b) interagir.
Uma reação química por definição requer que ligações químicas sejam quebradas e/ou formadas. Usualmente as energias envolvidas neste processo variam entre 209 a 418 kcal.mol-1. Uma interação química significa que as moléculas se atraem ou se repelem entre si, sem que ocorra a quebra ou formação de novas ligações químicas. Estas são freqüentemente chamadas de interações não covalentes ou interações intermoleculares. As energias envolvidas em tais tipos de interações são muito menores que aquelas envolvidas em processos reativos, variando usualmente entre 2,1 a 41,8 kJ.mol-1.
(ROCHA, 2001) relata que em processos como transição de fase, para que sejam quebradas ligações intermoleculares, ocorre a absorção ou liberação de energia entre as espécies que constituem o sistema.
Com relação a este aspecto percebe-se uma grande variedade de explicações nos textos dos livros de Química Geral analisados. Utilizam termos que vão desde uma abordagem microscópica, por exemplo, como L1 ao utilizar a expressão 'fração de energias cinéticas muito altas' como também uma relação entre conceitos por L7 explicando que para ocorrer a “evaporação é preciso realizar trabalho contra as forças
de atração entre as moléculas”(MAHAN e MYERS, p. 55, 2000).
A abordagem do conteúdo de forças intermoleculares, possibilitando o entendimento da relação entre conceitos com o conteúdo de termodinâmica química é discutida por (Rocha, 2001) ao afirmar que as interações intermoleculares “estão intimamente relacionadas com as propriedades termodinâmicas de líquidos, sólidos e gases. Logo, o entendimento de tais forças intermoleculares é de extrema relevância se quisermos entender o comportamento de sistemas químicos a nível molecular” (ROCHA, 2001).
Neste conteúdo, também foi analisado se os autores deixam explícito que a quantidade de energia necessária para o rompimento de forças intermoleculares de
espécies em ligações de hidrogênio é maior que o rompimento de forças intermoleculares em outros tipos de ligação, como interações íon-dipolo; interações dipolo-dipolo; interações dipolo instantâneo-dipolo induzido. O intuito dessa análise foi observar se o livro deixa claro que existem diferentes tipos de ligações constituídas por diferentes espécies químicas. E ainda mostrar que a atração eletrostática entre essas diferentes espécies é diferente e conseqüentemente serão necessárias diferentes quantidades de energia para o rompimento da ligação. Como se observa na Tabela 16, nenhum dos livros utiliza o termo energia para explicar este aspecto.
De acordo com (JACQUES e MILARÉ, 2007) muitos conceitos são importantes e fundamentais para a compreensão da Ciência (neste caso a Química), sendo que alguns destes se constituem como pilares, sustentando e balizando os demais. Ainda segundo esses autores, existe uma categoria unificadora que favorece relações com outras áreas, em nível interdisciplinar, possibilitando assim, que seja minimizada a fragmentação dos conhecimentos científicos. Na busca por encontrar uma explicação, que utilize o termo energia, em processos físicos, como fusão e ebulição, observou-se que em processos tão importantes como estes o termo energia não é utilizado por todos os livros analisados. Porém, nesta análise foi possível perceber que os livros L1 e L5, trazem em suas explicações a idéia de transferência de energia quando especificam que calor é adicionado (L1) ou ocorre elevação da temperatura (L5), o que caracteriza uma relação de conceitos no fenômeno em estudo e a primeira lei da termodinâmica e, uma relação microscópica ao abordar que as moléculas, mantidas mais ou menos em posições rígidas no sólido, iniciam um processo de separação (L1) e as moléculas têm energia cinética suficiente para escapar às forças de atração das moléculas vizinhas (L5).
Ainda na análise desta categoria foi interessante observar que todos os livros utilizam a variação de entalpia como variável termodinâmica de quantificação nos processos de transição de fase e não estabelecem importância à entropia. Mas não utilizam o termo energia para explicar o conceito de volatilidade.