Força Intermolecular de Dipolo Induzido

Na natureza existem muitas moléculas apolares, ou seja, em que não há diferença de eletronegatividade entre os átomos e que não ocorre deslocamento da carga da molécula, mas que ainda assim se apresentam no estado líquido e sólido.

Como explicar a atração entre essas moléculas no estado sólido ou líquido? Se não houvesse interação entre elas, tais substâncias só existiriam no estado gasoso, mas nós sabemos que isso não é verdade. Por exemplo, o iodo (I₂) e o gás carbônico (CO₂) podem se apresentar no estado sólido, sendo que este último é conhecido nesse estado como gelo-seco.

As respostas para estas e outras perguntas que envolviam interações entre as moléculas começaram a ser desvendadas em 1873 por Johannes Diederik van der Waals (1837-1923). Esse cientista holandês (figura abaixo) determinou as forças que se estabelecem entre as moléculas e, em sua homenagem, elas passaram a ser chamadas de Forças de van der Waals.

Johannes Diederik van der Waals (1837-1923)

As três principais forças intermoleculares são: ligação de hidrogênio, dipolo permanente e dipolo induzido. Esta última é a mais fraca das três e é a única que ocorre entre moléculas apolares.

Ela é chamada também pelos seguintes nomes: interação dipolo induzido-dipolo induzido, dipolo instantâneo- dipolo induzido, forças de dispersão de London (em homenagem ao físico alemão Fritz Wolfgang London (1900-1954) que relacionou essa força intermolecular ao movimento dos elétrons) ou, simplesmente, forças de London.

Essa interação ocorre da seguinte maneira: quando duas moléculas apolares ou dois átomos de um gás nobre se aproximam, os elétrons das eletrosferas dos átomos se repelem provocando um movimento dos elétrons, que se acumulam em uma única região. Desse modo, cria-se um dipolo na molécula ou átomo, pois uma região fica com acúmulo de elétrons e carga negativa, e outra região fica com deficiência de elétrons e carga positiva. Veja como isso ocorre no exemplo abaixo:

Visto que essa força é pouco intensa, o iodo e o gelo-seco possuem a capacidade de sublimação, ou seja, passar diretamente do estado sólido para o gasoso.

Na natureza existem muitas demonstrações desse tipo de força em ação. Um dos mais espetaculares exemplos é a impressionante habilidade que a lagartixa (também conhecida como geco) tem de andar sobre superfícies bem lisas, como o vidro, e até mesmo pelo teto sem cair.

Isso ocorre porque cada dedo da lagartixa contém saliências com milhares de cerdas bem finas, como um fio de cabelo, e cada uma dessas cerdas contém milhares de filamentos microscópicos. As moléculas das cerdas aderem às da superfície por causa de forças de atração de dipolo induzido.

Mas, visto que essas forças são bem fracas, a força da gravidade não deveria se sobrepor a elas?

Acontece que essa força multiplicada pelos milhares de cerdas das patas da lagartixa produz uma atração suficiente para aguentar o peso desse animalzinho. As nossas mãos não possuem esses filamentos microscópicos, por isso, não conseguimos subir uma parede.  

Isso nos mostra que quanto maior a área de contato entre as moléculas, mais intensa será a força de dipolo induzido. É por isso que nas moléculas de iodo (I₂) que possuem uma nuvem eletrônica ampla e extensa, a polarização é mais fácil do que no caso do gás hidrogênio ou do átomo do gás nobre hélio.

Além disso, as interações de dipolo – dipolo induzido podem ocorrer também entre moléculas de substâncias diferentes, sendo uma apolar e outra polar. Por exemplo, o gás oxigênio é apolar e a molécula de água é polar. Quando o oxigênio entra em contato com a água, a parte negativa da molécula de água afasta os elétrons da nuvem eletrônica do oxigênio, criando um dipolo induzido na molécula de oxigênio. É por isso que essas moléculas se interagem, atraindo-se mutualmente, e isso torna possível dissolver gás oxigênio na água, como ocorre no aquário abaixo: