Química · 9.ª–12.ª classe

O que são as pontes de hidrogénio?

  • 8 min de leitura
  • 3 exemplos resolvidos
  • 5 exercícios com solução
  • Atualizado em

Resposta curta

As pontes de hidrogénio são forças de atração entre moléculas, que se formam quando um átomo de hidrogénio ligado a F, O ou N de uma molécula é atraído por um par de eletrões livre de F, O ou N de outra. Não são ligações covalentes. Explicam, por exemplo, o ponto de ebulição elevado da água (100 °C).

Definição e características

Numa molécula como H2O, o oxigénio é muito mais eletronegativo do que o hidrogénio. A ligação O–H é, por isso, muito polar: o H fica com carga parcial positiva (δ+) e o O com carga parcial negativa (δ−). O H de uma molécula, quase «despido» de eletrões, é atraído pelo par livre do O da molécula vizinha. Essa atração é a ponte de hidrogénio.

Para que se forme, são precisas duas condições:

  1. Um hidrogénio ligado diretamente a F, O ou N (átomos pequenos e muito eletronegativos), chamado dador.
  2. Um átomo de F, O ou N com par de eletrões livre noutra molécula (ou na mesma, em moléculas grandes), chamado aceitador.

Representação

Costuma escrever-se com tracejado: O–H ··· O. Os traços cheios representam ligações covalentes (fortes) e o tracejado, a ponte de hidrogénio (muito mais fraca).

Características

  • São intermoleculares (entre moléculas), muito mais fracas do que as ligações covalentes, mas mais fortes do que as outras forças entre moléculas, como as forças de dispersão de London.
  • Cada molécula de água pode formar até 4 pontes de hidrogénio (dois H dadores e dois pares livres aceitadores).
  • Aumentam os pontos de fusão e de ebulição, a viscosidade e a tensão superficial.
  • Favorecem a solubilidade em água de substâncias que também as formam (álcoois, açúcares).

Comparação de pontos de ebulição

SubstânciaFórmulaPonte de hidrogénio?Ponto de ebulição aprox.
MetanoCH4não−162 °C
AmoníacoNH3sim−33 °C
Fluoreto de hidrogénioHFsim20 °C
ÁguaH2Osim100 °C

A água tem ponto de ebulição muito mais elevado do que o sulfureto de hidrogénio (H2S, cerca de −60 °C), apesar de este ser uma molécula maior. A diferença deve-se às pontes de hidrogénio da água.

Exemplos do quotidiano

  • Água líquida: é líquida a 25 °C graças às pontes de hidrogénio. Sem elas, ferveria a uma temperatura muito mais baixa.
  • Gelo a flutuar: no gelo, cada molécula forma 4 pontes numa estrutura aberta, menos densa do que a água líquida; por isso o gelo flutua.
  • Álcool etílico (etanol) e água: misturam-se facilmente por formarem pontes entre si.
  • ADN e proteínas: as pontes de hidrogénio mantêm unidas as duas cadeias do ADN e dão forma às proteínas.

Exemplos resolvidos

Exemplo 1 — Que moléculas formam pontes de hidrogénio?

Enunciado: Indique quais das substâncias podem formar pontes de hidrogénio entre as suas moléculas: CH4, NH3, HCl, CH3OH.

Resolução:

  1. CH4: o H está ligado ao C, que não é F, O nem N. Não forma.
  2. NH3: H ligado ao N e N com par livre. Forma.
  3. HCl: o cloro é grande e pouco apto a formar pontes (por convenção, não se inclui). Não forma.
  4. CH3OH: o grupo O–H tem H ligado ao O, e o O tem pares livres. Forma.

Resposta: NH3 e CH3OH. Verificação: os dois têm H ligado a N ou O.

Exemplo 2 — Etanol e éter dimetílico

Enunciado: O etanol (CH3CH2OH) e o éter dimetílico (CH3OCH3) têm a mesma fórmula molecular, C2H6O. O etanol ferve a cerca de 78 °C e o éter dimetílico a cerca de −24 °C. Explique.

Resolução:

  1. No etanol existe um grupo O–H: o H está ligado ao O.
  2. Logo as moléculas de etanol formam pontes de hidrogénio entre si.
  3. No éter dimetílico, os H estão ligados a C, não a O. Não há dador, por isso não há pontes de hidrogénio entre as suas moléculas.
  4. É preciso mais energia para separar as moléculas de etanol.

Resposta: o etanol tem ponto de ebulição mais elevado por formar pontes de hidrogénio. Verificação: 78 °C > −24 °C, com a mesma massa molecular.

Exemplo 3 — Quantas pontes por molécula de água?

Enunciado: Quantas pontes de hidrogénio pode formar, no máximo, uma molécula de água?

Resolução:

  1. A molécula tem 2 átomos de H, cada um pode ser dador de 1 ponte: 2 pontes.
  2. O oxigénio tem 2 pares livres, cada um pode receber 1 ponte: 2 pontes.
  3. Total: 2 + 2 = 4.

Resposta: até 4 pontes de hidrogénio. Verificação: corresponde à estrutura tetraédrica do gelo.

Importância e aplicações

As pontes de hidrogénio explicam que a água seja um excelente solvente e regulador de temperatura, a forma do ADN e das proteínas, a absorção de água pelo papel e pela madeira e a dissolução do açúcar. Na indústria, determinam o comportamento de fibras como o nylon e o algodão.

Erros e confusões frequentes

  • Chamar «ligação» covalente à ponte de hidrogénio. É uma força intermolecular, bem mais fraca.
  • Dizer que se formam com qualquer hidrogénio. O H tem de estar ligado a F, O ou N.
  • Pensar que se quebram as pontes quando a água ferve. São as pontes (e não as ligações O–H) que se quebram; as moléculas H2O mantêm-se intactas no vapor.
  • Esquecer o par livre aceitador. Sem ele não há ponte.
  • Dizer que o CH4 forma pontes de hidrogénio por ter hidrogénios.

Exercícios propostos

Tente resolver primeiro no caderno; depois confira.

1Exercício 1

Desenhe, com tracejado, uma ponte de hidrogénio entre duas moléculas de água, indicando o dador e o aceitador.

Ver solução

H–O–H ··· O(H)–H, ou seja, O–H ··· O. O H de uma molécula (dador, δ+) é atraído pelo par livre do O da outra (aceitador, δ−).

2Exercício 2

Porque é que o gelo flutua na água líquida?

Ver solução

No gelo cada molécula forma 4 pontes de hidrogénio numa estrutura aberta, com espaços vazios. Isso torna o gelo menos denso do que a água líquida, por isso flutua.

3Exercício 3

Indique, com justificação, qual das substâncias, H2S ou H2O, tem maior ponto de ebulição.

Ver dica

Qual das duas forma pontes de hidrogénio?

Ver solução

A água. O oxigénio forma pontes de hidrogénio, o enxofre não as forma de modo significativo. A água ferve a 100 °C, o H2S a cerca de −60 °C.

4Exercício 4

Porque é que o etanol é solúvel em água em qualquer proporção?

Ver solução

As moléculas de etanol têm o grupo O–H e formam pontes de hidrogénio com as moléculas de água. As interações etanol–água são semelhantes às da água com a água, e a mistura é favorável.

5Exercício 5

Das moléculas HF, CH3F e NH3, quais podem ser dadoras de pontes de hidrogénio?

Ver solução

HF (H ligado ao F) e NH3 (H ligado ao N). O CH3F não é dador: os H estão ligados ao C, apesar de ter um F.

Perguntas frequentes

Qual é a diferença entre pontes de hidrogénio e conceitos parecidos?

A ligação covalente O–H está dentro da molécula e é forte; a ponte de hidrogénio está entre moléculas e é fraca. Também não é o mesmo que ligação iónica, que envolve iões.

Onde se aplicam pontes de hidrogénio na prática?

Na água, no ADN, nas proteínas, na solubilidade do álcool e do açúcar na água e nas fibras têxteis. São também a razão pela qual o gelo flutua.

Que erros os estudantes cometem sobre pontes de hidrogénio?

Tratá-las como ligações covalentes, achar que qualquer H as forma e confundir quebrar pontes com quebrar a molécula de água. Veja «Erros e confusões frequentes».

Resumo

  • Ponte de hidrogénio: atração entre H ligado a F, O ou N e um par livre de F, O ou N noutra molécula.
  • É uma força intermolecular, mais fraca do que a ligação covalente.
  • Aumenta os pontos de fusão e de ebulição (água 100 °C, H2S cerca de −60 °C).
  • Cada molécula de água pode formar até 4 pontes.
  • Explica a flutuação do gelo, a solubilidade do etanol e a estrutura do ADN.

Onde aprofundar

  • Manual de Química da sua classe e programa oficial (INIDE / Ministério da Educação de Angola) — confirme a edição em vigor.
  • O manual aberto OpenStax Chemistry (em inglês), capítulo sobre forças intermoleculares.
  • A IUPAC, para a definição oficial de ligação de hidrogénio.

Continue a estudar

9.ª–12.ª classe8 min

O que é uma ligação química?

Uma ligação química é a força de atração que mantém unidos átomos ou iões, formando moléculas, cristais ou metais. Resulta da interação entre os eletrões e os núcleos…

3 exemplos5 exercícios com solução

9.ª–12.ª classe8 min

O que é a ligação iónica?

A ligação iónica é a atração elétrica entre iões de carga oposta, formados quando um metal cede eletrões a um não metal. O metal torna-se catião (positivo) e o não…

4 exemplos5 exercícios com solução

9.ª–12.ª classe8 min

O que é a ligação covalente?

A ligação covalente é a ligação química em que dois átomos partilham pares de eletrões de valência, em regra entre não metais. Assim, cada átomo completa a sua última…

4 exemplos5 exercícios com solução

Ver tudo de Química · Capítulo: Ligações químicas e estrutura molecular