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ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES AULA 06 – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES 1 FUVEST Prof. Guilherme Alves Aula 06 - Geometria, Polaridade e Interações Intermoleculares vestibulares.estrategia.com EXTENSIVO 2024 Exasi u t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES AULA 06 – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES 2 SUMÁRIO INTRODUÇÃO 3 1. GEOMETRIA MOLECULAR 4 TIPOS DE GEOMETRIA 4 A TEORIA DA REPULSÃO DOS PARES ELETRÔNICOS DA CAMADA DE VALÊNCIA 6 MOLÉCULAS COM PARES ELETRÔNICOS NÃO COMPARTILHADOS 11 O EFEITO DOS ELÉTRONS NÃO-LIGANTES E LIGAÇÕES MÚLTIPLAS NOS ÂNGULOS DE LIGAÇÃO 14 MOLÉCULAS COM LIGAÇÕES DUPLAS, TRIPLAS E DATIVAS 15 FORMAS ESPACIAIS DE MOLÉCULAS MAIORES 16 RESUMINDO 22 2. POLARIDADE 26 POLARIDADE DAS LIGAÇÕES 26 POLARIDADE DAS MOLÉCULAS 29 3. SOLUBILIDADE 35 4. INTERAÇÕES (OU FORÇAS) INTERMOLECULARES 42 FORÇAS DE DISPERSÃO DE LONDON 44 FORÇAS DIPOLO-DIPOLO 46 LIGAÇÃO DE HIDROGÊNIO 47 FORÇAS ÍON-DIPOLO 51 OUTRAS INTERAÇÕES ENTRE PARTÍCULAS 52 COMPARAÇÃO QUANTITATIVA ENTRE AS INTERAÇÕES ENTRE AS PARTÍCULAS 53 PROPRIEDADES FÍSICAS: PONTOS DE FUSÃO E DE EBULIÇÃO 60 5. ESTRUTURA DOS SÓLIDOS 65 t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES AULA 06 – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES 3 SÓLIDOS MOLECULARES 66 SÓLIDOS COVALENTES 67 SÓLIDOS METÁLICOS 68 SÓLIDOS IÔNICOS 68 LIGAÇÕES NOS SÓLIDOS 69 6. QUESTÕES DESAFIO (DIFÍCEIS) 73 7. GABARITO NÃO COMENTADO DAS QUESTÕES DIFÍCEIS: 87 8. CONSIDERAÇÕES FINAIS DAS AULAS 87 INTRODUÇÃO Iaê, beleza? Como anda sua rotina de estudos? (Caraca, professor, nem falou direito comigo e já chegou dando uma voadora!) hahaha Desculpa ser tão direto assim, mas queria te lembrar que estudar correndo para cumprir cronograma por cumprir, não adianta nada. Então, não se esqueça de fazer suas revisões e se certificar que está passando para uma nova etapa, uma nova aula, com todo o conteúdo anterior bem entendido. Está assim? Então, ótimo! Podemos dizer que a aula que começaremos agora é como se fosse uma segunda parte da aula anterior, de ligações químicas. Aqui usaremos os conceitos de ligações, principalmente covalente, e faremos uma extrapolação, ou um aprofundamento, entenda como quiser. Fato é, que este conteúdo será bastante revisitado, seja na química geral, como também na físico-química e na orgânica. Portanto, estude com empenho e tenha sempre em mente que conhecer as propriedades das substâncias em função de suas interações intermoleculares é um “abrir de mundos” daqui para frente. Espero que curta essa aula e, claro, precisando, conte sempre comigo! Grande abraço! Professor Guilherme Alves t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES AULA 06 – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES 4 1. GEOMETRIA MOLECULAR Muitas propriedades físico-químicas das substâncias podem ser explicadas pela geometria de suas moléculas, ou seja, pela disposição de seus átomos no espaço. Nós estudamos na aula sobre ligações químicas que uma molécula é formada por átomos unidos pelo compartilhamento de pares eletrônicos, mas isso não é suficiente para permitir prever sua forma, sua geometria. A disposição espacial dos átomos em uma molécula é dada por sua fórmula estrutural espacial ou simplesmente fórmula espacial. Veja, como exemplo, a molécula H2O: As fórmulas eletrônica e estrutural plana nós aprendemos na aula passa. A fórmula espacial é o nosso foco aqui, ao estudarmos as geometrias moleculares. TIPOS DE GEOMETRIA São conhecidas milhares de moléculas atualmente, mas suas estruturas podem ser analisadas a partir de uma montagem de cinco tipos de arranjos eletrônicos fundamentais. Observe: t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES AULA 06 – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES 5 Cada molécula possui um ARRANJO de seus pares eletrônicos em torno do átomo central, independente se esses elétrons estão em uma ligação (elétrons ligantes) ou se são pares de elétrons livres (elétrons não-ligantes). Esse arranjo é determinado pela repulsão dos pares de elétrons da camada de valência dos átomos da molécula. A GEOMETRIA MOLECULAR é a geometria das ligações químicas em uma molécula. A geometria da molécula depende de todos os pares de elétrons ao redor do átomo central, sejam ligantes ou não, mas só leva em consideração os pares de elétrons ligantes. Por exemplo, para a molécula de amônia (NH₃), que possui 4 átomos, podemos considerar que o N é o átomo central e pertence ao grupo 15, logo, possui 5 elétrons em sua camada de valência, e que para atingir o octeto (8 elétrons na camada de valência), esse átomo deve fazer três ligações covalentes com os três hidrogênios. Assim, ao redor do átomo central teremos três elétrons ligantes e um par de elétrons livres (elétrons não-ligantes). ARRANJO: com elétrons nas quatro direções ao redor do átomo central, o arranjo dessa molécula é tetraédrico. GEOMETRIA MOLECULAR: teremos três ligações ao redor do átomo central, que está no centro de um arranjo tetraédrico. Sendo assim, uma direção, que é a direção do par de elétrons livres, deve ser ignorada, e o tetraedro passa a ser uma pirâmide, chamado de geometria piramidal. Vamos detalhar melhor sobre isso no próximo tópico. Continua comigo. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES AULA 06 – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES 6 A TEORIA DA REPULSÃO DOS PARES ELETRÔNICOS DA CAMADA DE VALÊNCIA Várias teorias nos permite fazer uma previsão sobre a geometria das moléculas. A mais simples delas é conhecida como Teoria da Repulsão dos Pares Eletrônicos da Camada de Valência (do inglês Valence Shell Electron Pair Repulsion, onde usamos a sigla VSEPR) e se aplica, satisfatoriamente, à discussão da geometria das moléculas, que você conhecerá ao longo deste estudo. Essa teoria está baseada em dois pontos fundamentais: 1) Os pares eletrônicos da camada de valência estão afastados ao máximo uns dos outros. Isso se deve ao fato de esses pares eletrônicos terem carga negativa e, naturalmente, existir uma repulsão entre eles. 2) A geometria da molécula é dada pela posição dos núcleos dos átomos. Como consequência da repulsão dos pares eletrônicos, os núcleos dos átomos assumem posições no espaço e, com isso, a molécula apresentará uma determinada geometria. Veja no quadro abaixo: Número de pares de elétrons em torno no átomo central Distribuição dos pares de elétrons (arranjos eletrônicos) Arranjo espacial dos pares eletrônicos em torno do átomo central Ângulos de ligação previstos 2 Linear 𝟏𝟖𝟎° t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES AULA 06 – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES 7 3 Trigonal Plano 𝟏𝟐𝟎° 4 Tetraédrico 𝟏𝟎𝟗, 𝟓° 5 Bipirâmide trigonal 𝟏𝟐𝟎° 𝒆 𝟗𝟎° 6 Octaédrico 𝟗𝟎° 𝒆 𝟗𝟎° Cada uma desses arranjos eletrônicos posiciona os elétrons ligantes (compartilhados) e pares de elétrons isolados (não-ligantes) o mais longe possível um do outro, minimizando a repulsão entre eles e dando origem às diversas geometrias das moléculas. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES AULA 06 – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES 8 Apresentadapela primeira vez na universidade de Oxford, em 1940, por Nevil Sidgwick e Herbert Powell, a aplicação da Teoria da Repulsão dos Pares Eletrônicos da Camada de Valência deve seguir algumas etapas: Vamos aplicar essa teoria a algumas moléculas, comecemos pela molécula BeCl2, que possui dois pares eletrônicos: 1ª etapa: Construir a fórmula eletrônica da molécula (fórmula de Lewis). 2ª etapa: Contar o número total de pares eletrônicos, compartilhados ou não, ao redor do átomo central e separá-los ao máximo em torno do átomo central. 2 pares eletrônicos 3ª etapa: Escolher uma figura geométrica que corresponda à máxima repulsão entre os pares eletrônicos. 4ª etapa: Indicar na figura escolhida a posição de cada núcleo atômico que existe na molécula. Neste exemplo devem ser indicados os núcleos do berílio e do cloro. 2 pares eletrônicos Disposição linear t.me/CursosDesignTelegramhub https://pt.wikipedia.org/wiki/Nevil_Sidgwick https://pt.wikipedia.org/wiki/Herbert_Powell https://pt.wikipedia.org/wiki/Herbert_Powell ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES AULA 06 – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES 9 Geometria molecular: Linear Observação: Como as moléculas biatômicas (com dois átomos) são sempre lineares, não há necessidade de ser aplicada a Teoria da Repulsão dos Pares Eletrônicos para prever sua geometria. Veja a seguir outros casos que mostram como a Teoria da Repulsão dos Pares Eletrônicos da Camada de Valência permite prever a geometria de várias moléculas simples. Moléculas com três pares eletrônicos 1ª Etapa: 2ª Etapa: 3 pares eletrônicos 3ª Etapa: 3 pares eletrônicos Disposição trigonal plana t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES AULA 06 – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES 10 4ª Etapa: Geometria molecular: Trigonal Plana Moléculas com quatro pares eletrônicos 1ª Etapa: 2ª Etapa: 4 pares eletrônicos 3ª Etapa t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES AULA 06 – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES 11 4ª Etapa: Geometria molecular: Tetraédrica MOLÉCULAS COM PARES ELETRÔNICOS NÃO COMPARTILHADOS Vimos, nos exemplos anteriores, que as moléculas BeCl2, BCl3 e CH4 possuem átomos centrais que utilizam todos os seus elétrons de valência nas ligações covalentes, ou seja, os elementos berílio, boro e carbono não possuem pares eletrônicos isolados (elétrons não-ligantes). Como essa previsão poderia ser feita caso esses átomos centrais não compartilhassem todos os seus pares eletrônicos e apresentassem pares de elétrons isolados? Nesse caso, a Teoria da Repulsão dos Pares Eletrônicos da Camada de Valência deve ser aplicada normalmente. De seguinte forma: 4 pares eletrônicos Disposição tetraédrica t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES AULA 06 – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES 12 • primeiramente, distribuímos todos os pares eletrônicos no espaço, de acordo com a máxima repulsão entre eles, como já fizemos nos exemplos anteriores; • indicamos todos os átomos da molécula; • por fim, a geometria será dada pela posição dos núcleos em relação ao arranjo eletrônico. Veja como é feito: 1 ª etapa: Construir fórmulas eletrônicas. Observe que a molécula de H2O apresenta quatro pares de elétrons, sendo dois deles não compartilhados (pares isolados não-ligantes), enquanto a molécula NH3 apresenta um único par não compartilhado. 2ª etapa: Distribuir todos os pares no espaço, de acordo com a máxima repulsão. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES AULA 06 – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES 13 3ª etapa: Colocar todos os núcleos e, de acordo com sua posição, obter a geometria molecular. É importante você não confundir a arranjo espacial (obtida pela repulsão dos pares eletrônicos) com a geometria molecular (obtida a partir da posição dos núcleos atômicos). t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES AULA 06 – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES 14 O EFEITO DOS ELÉTRONS NÃO-LIGANTES E LIGAÇÕES MÚLTIPLAS NOS ÂNGULOS DE LIGAÇÃO De uma forma geral, a Teoria da Repulsão dos Pares Eletrônicos da Camada de Valência nos permite fazer boas previsões sobre os ângulos de ligações. Os valores experimentais quase sempre confirmam os valores teóricos e, nos casos em que esses valores encontrados experimentalmente parecem estar diferentes do teórico, a própria Teoria da Repulsão dos Pares Eletrônicos da Camada de Valência se encarrega de explicar. Veja os exemplos abaixo: Nas moléculas NH3 e H2O, os ângulos reais diferem dos valores previstos. No entanto, esse fato pode ser explicado pela repulsão que os pares isolados exercem sobre os pares compartilhados. Observe: Podemos refinar o modelo da Teoria da Repulsão dos Pares Eletrônicos da Camada de Valência para determinar e explicar pequenas distorções dos ângulos de algumas moléculas. Por exemplo, o metano (CH4), a amônia (NH3) e a água (H2O). As três moléculas possuem arranjos tetraédricos de seus elétrons em torno do átomo central, porém os respectivos ângulos de ligação diferem ligeiramente: Se você observar, os ângulos de ligação nas moléculas diminuem à medida que o número de pares de elétrons não ligantes aumenta. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES AULA 06 – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES 15 Um par de elétrons ligante é atraído por ambos os núcleos dos átomos ligados. Em contrapartida, um par de elétrons não-ligante é atraído, basicamente, por um único núcleo atômico. Uma vez que um par de elétrons não-ligante sofre menos atração nuclear, o volume que esses elétrons irá ocupar é maior, quer dizer, a nuvem eletrônica se encontra mais espalhada no espaço do que a de um par de elétrons ligante, como mostrado na figura abaixo. Volumes relativos ocupados pelos pares de elétrons ligante e não-ligante Em razão disso, os pares de elétrons não-ligantes exercem forças repulsivas maiores sobre os elétrons próximos e, portanto, tendem a comprimir os ângulos de ligação. MOLÉCULAS COM LIGAÇÕES DUPLAS, TRIPLAS E DATIVAS De acordo com a Teoria da Repulsão dos Pares Eletrônicos da Camada de Valência, as ligações duplas, triplas e dativas devem ser sempre entendidas como se fossem um único par de elétrons. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES AULA 06 – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES 16 Ligações múltiplas contêm maior densidade elétrica que ligações simples, assim, as ligações duplas e triplas representam nuvens eletrônicas mais volumosas. Considere a estrutura de Lewis do fosgênio, COCl2: Como o átomo central (carbono) está rodeado por três nuvens eletrônicas, poderíamos esperar uma geometria trigonal plana com ângulos de ligação de 120°. Porém, a dupla ligação atua muito mais como um par de elétrons não-ligante, reduzindo o ângulo de ligação Cl — C — CI em relação ao ângulo teórico de 120° para um ângulo real de ~111o, como mostrado abaixo: Em geral, a região ocupada pelos elétrons nas ligações múltiplas exercem uma maior força repulsiva que os elétrons que das ligações simples, por ocuparem um maior volume no espaço. FORMAS ESPACIAIS DE MOLÉCULAS MAIORES Apesar de considerarmosaté aqui moléculas e íons cujas estruturas contêm apenas um único átomo central, o modelo da Teoria da Repulsão dos Pares Eletrônicos da Camada de Valência pode ser estendido para moléculas maiores e mais complexas. Por exemplo, a molécula de ácido acético, cuja estrutura de Lewis é: t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES AULA 06 – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES 17 O ácido acético tem três átomos mais internos: o átomo de C mais à esquerda, o átomo de C central e o átomo de O mais à direita. Podemos usar o modelo da Teoria da Repulsão dos Pares Eletrônicos da Camada de Valência para determinar a geometria ao redor de cada um desses átomos individualmente: O carbono mais à esquerda tem quatro domínios de elétrons (todos de pares ligantes),logo a geometria ao redor dele é tetraédrica. O átomo de C central tem três domínios de elétrons (contando a dupla ligação corno um domínio). Portanto, a geometria ao redor dele é trigonal plana. O átomo de O tem quatro domínios de elétrons (dois de pares ligantes e dois de pares não-ligantes), assim o arranjo é tetraédrico e a geometria molecular ao redor do O, angular. Espera-se que os ângulos de ligação ao redor do átomo de C central e do átomo de O sofram pequenos desvios em relação aos valores ideais de 120° e de 109,5°, devido à demanda espacial das ligações múltiplas e dos pares de elétrons não-ligantes. (UFRGS RS/2018) t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES AULA 06 – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES 18 Considerando a geometria molecular de algumas moléculas e íons, assinale a alternativa que lista apenas as espécies com geometria trigonal plana. a) CO2, SO2, SO3 b) O3, NH3, NO3- c) NO3-, O3, CO2 d) NH3, BF3, SO3 e) SO3, NO3-, BF3 Comentários: As geometrias das moléculas são: Gabarito: E (Faculdade Santo Agostinho BA/2018 - adaptado) A estrutura da substância amônia é dada abaixo: Sobre a molécula de amônia, pode-se afirmar: a) Todos os átomos estão em um mesmo plano. b) A geometria da molécula é piramidal. c) O ângulo entre as ligações N-H é de 120°. Comentários: t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES AULA 06 – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES 19 Julgando os itens, tem-se: a) Errado. A geometria da molécula NH3 é piramidal e os átomos estão em uma configuração tridimensional. A linha tracejada indica um hidrogênio posicionado atrás do plano da tela, enquanto a linha preenchida indica um hidrogênio para fora da tela. O terceiro hidrogênio apresenta uma linha e está posicionado no plano da tela, portanto, essa molécula não é planar. b) Certo. Um átomo central, três átomos ligantes e um par de elétron não ligante formam uma molécula com geometria piramidal ou pirâmide de base triangular. c) Errado. O ângulo de 120° é encontrado nas moléculas com geometria trigonal plana. A geometria piramidal encontrada na amônia (NH3) apresenta ângulos de 107° entre os átomos de hidrogênio. Gabarito: B (Mackenzie SP/2017) Assinale a alternativa que apresenta compostos químicos que possuam geometria molecular, respectivamente, linear, trigonal plana e piramidal. Dados: número atômico (Z) H = 1, C = 6, N = 7, O = 8, F = 9 e S = 16. a) H2O, SO3 e CH4. b) CO2, SO3 e NH3. c) CH4, SO2 e HF. d) CO2, SO2 e NH3. e) H2O, SO2 e HF. Comentários: As geometrias das moléculas são dadas por: Gabarito: B (UFRR - 2016) t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES AULA 06 – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES 20 De acordo com a teoria da repulsão dos pares eletrônicos da camada de valência (VSEPR), em qual alternativa as moléculas apresentam a mesma geometria. a) BF3 e H2S b) PH3 e NH3 c) SF6 e PH3 d) H2S e PH3 e) NH3 e BF3 Comentários: Vamos analisar cada alternativa: A) BF3 e H2S As estruturas de Lewis dos BF3 e H2S seguem abaixo: A molécula de BF3 possui três átomos ligantes ao átomo central (X3) e nenhum (zero) pares de elétrons não ligantes (E0) no átomo central. Assim, a fórmula VSEPR do BF3 é AX3E0. Correlacionando essa fórmula com a tabela fornecida acima, concluímos que a geometria dessa molécula é trigonal planar. A fórmula VSEPR do H2S é AX2E2, logo, a geometria dessa molécula será angular, pois os elétrons não ligantes repelem mais fortemente, forçando a aproximação dos hidrogênios. B) PH3 e NH3 As estruturas de Lewis dos PH3 e NH3 seguem abaixo: Ambas as moléculas (PF3 e NH3) possuem três átomos ligantes ao átomo central (X3) e um par de elétrons não ligantes (E1) no átomo central. Assim, a fórmula VSEPR dessas moléculas é AX3E1. Correlacionando essa fórmula com a tabela fornecida acima, concluímos que a geometria dessas moléculas é pirâmide trigonal. É importante ressaltar que a presença dos pares eletrônicos não ligantes no átomo central, em ambos os casos, força a aproximação dos átomos de hidrogênio. C) SF6 e PH3 As estruturas de Lewis dos SF6 e PH3 seguem abaixo: t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES AULA 06 – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES 21 A molécula de SF6 possui seis átomos ligantes ao átomo central (X6) e nenhum (zero) pares de elétrons não ligantes (E0) no átomo central. Assim, a fórmula VSEPR do SF6 é AX6E0. Correlacionando essa fórmula com a tabela fornecida acima, concluímos que a geometria dessa molécula é octaédrica. A fórmula VSEPR do PH3 é AX3E1, logo a geometria dessa molécula será trigonal planar. D) H2S e PH3 As estruturas de Lewis dos H2S e PH3 seguem abaixo: O PH3 e o H2S como já mencionado acima apresentam, respectivamente, as fórmulas VSEPR: AX3E1 e AX2E2, portanto a geometria do PH3 é pirâmide trigonal e a geometria do H2S é angular. E) NH3 e BF3 O NH3 e o BF3, como já mencionado anteriormente, apresentam, respectivamente, fórmulas VSEPR: AX3E1 e AX3E0, portanto, as geometrias do NH3 e o BF3 serão, respectivamente, pirâmide trigonal e trigonal planar. A única alternativa que ambas as moléculas apresentam a mesma geometria é a letra B. Gabarito: B (UNICENTRO - 2018) De acordo com o modelo da Repulsão dos Pares Eletrônicos na Camada de Valência: “Em qualquer ligação covalente, os pares de elétrons da camada de valência tendem a ficar o mais afastados possível uns dos outros, uma vez que exercem repulsão entre si.” Nas estruturas abaixo, qual a geometria das ligações e o ângulo formado entre elas. a) I - Tetraédrica (ângulo de 109,5°); II - Angular (ângulo de 120°); III - Linear (ângulo de 180°). b) I - Piramidal (ângulo de 90°); II - Trigonal plana (ângulo de 109,5°); III - Linear (ângulo de 120°). c) I - Quadrado planar (ângulo de 90°); II - Trigonal plana (ângulos de 180° e 90°); III – Linear (ângulo de 180°). t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES AULA 06 – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES 22 d) I - Tetraédrica (ângulo de 109,5°); II - Trigonal plana (ângulo de 120°); III - Linear (ângulo de 180°). e) I - Tetraédrica (ângulo de 90°); II - Trigonal plana (ângulos de 180° e 90°); III - Linear (ângulo de 180°). Comentários: A molécula I é composta pelo carbono como átomo central, 4 ligantes e nenhum par de elétrons não ligantes no átomo central, assim a fórmula VSEPR dessa molécula é: AX4E0. Correlacionando essa fórmula com a tabela acima, determinamos que a geometria dessa molécula é tetraédrica (ângulo de 109,5°). A molécula II é composta pelo carbono comoátomo central, 3 ligantes e nenhum par de elétrons não ligantes no átomo central, assim a fórmula VSEPR dessa molécula é: AX3E0. Correlacionando essa fórmula com a tabela acima, determinamos que a geometria dessa molécula é trigonal planar (ângulo de 120°). Já molécula III é composta pelo carbono como átomo central, 2 ligantes e nenhum pares de elétrons não ligantes no átomo central, assim a fórmula VSEPR dessa molécula é: AX2E0. Correlacionando essa fórmula com a tabela acima, determinamos que a geometria dessa molécula é linear (ângulo de 180°). Gabarito: D RESUMINDO Pares de elétrons Arranjo dos elétrons Pares de elétrons ligantes Pares de elétrons não- ligantes Geometria molecular Exemplos 2 2 0 3 3 0 t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES AULA 06 – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES 23 2 1 4 4 0 3 1 2 2 Existem outras geometrias moleculares que não seguem a regra do octeto. Estas geometrias ocorrem quando o átomo central pertence ao 3º período ou mais, da tabela periódica, pois envolve a realocação de elétrons do subnível s preenchido no subnível d vazio. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES AULA 06 – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES 24 Aplicando a Teoria da Repulsão dos Pares Eletrônicos da Camada de Valência para as moléculas, encontra-se as seguintes geometrias: t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES AULA 06 – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES 25 Pares de elétrons Arranjo dos elétrons Pares de elétrons ligantes Pares de elétrons não- ligantes Geometria molecular Exemplos 5 5 0 PC5 4 1 SF4 3 2 CF3 2 3 XeF2 6 6 0 SF6 t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES AULA 06 – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES 26 5 1 BrF5 4 2 XeF4 Cada grupo AXE (A = elemento central, X = número de ligantes e E = número de par de elétrons livres) possui uma determinada geometria molecular que obedece à Teoria da Repulsão dos Pares de Elétrons da Camada de Valência (VSEPR). Os grupos e as respectivas geometrias são: 2. POLARIDADE POLARIDADE DAS LIGAÇÕES Em função da diferença de eletronegatividade dos átomos que estão unidos por uma ligação covalente, podemos classificar essas ligações em polares ou apolares. Nas ligações covalentes apolares, não há diferença de eletronegatividade entre os átomos ligados. Portanto, os elétrons das ligações são t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES AULA 06 – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES 27 igualmente compartilhados entre os átomos, resultando em uma distribuição homogênea de densidade eletrônica. Isso ocorre, por exemplo, nas moléculas de H2, Cl2 e F2. Por outro lado, em ligações covalentes que envolvem átomos diferentes, ocorre uma distribuição desigual da densidade eletrônica na ligação devido à diferença de eletronegatividade existente entre os átomos que estão unidos. O átomo da ligação que possui maior eletronegatividade adquire uma maior densidade eletrônica, desenvolvendo, portanto, uma carga parcial negativa (δ–). Já o átomo com menor eletronegatividade adquire uma carga parcial positiva (δ+), em função de sua menor densidade eletrônica. Diz-se, nesse caso, que a ligação é polar. Isso ocorre, por exemplo, nas moléculas de HCl e H2O. Não confunda polarização da ligação covalente com formação de íons. A polarização de uma ligação covalente não indica transferência de elétrons entre os átomos mas o compartilhamento desigual desses elétrons. Essa polarização também é chamada de dipolo elétrico ou momento dipolar (μ). A força resultante das atrações dos átomos sobre as ligações covalentes é representada por uma seta cortada próxima à extremidade ( ), onde essa representação vetorial aponta sempre para a maior densidade eletrônica (ou para o elemento mais eletronegativo). Exemplo: t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES AULA 06 – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES 28 A ordem de eletronegatividade dos elementos é necessária para determinar a polaridade da ligação covalente, portanto, memorize a ordem abaixo: Quanto maior a diferença de eletronegatividade, maior a polaridade da ligação Fazendo uma extrapolação desse conceito, podemos dizer que uma ligação será predominantemente iônica quando a diferença de eletronegatividade for tão grande a ponto de um átomo atrair um elétron pra si e retirá-lo da camada de valência do outro átomo menos eletronegativo. É o que acontece quando o sódio se liga ao cloro. O cloro é tão mais eletronegativo que o sódio que, ao atrair pra si o elétron do sódio, acaba por retirá-lo da camada de valência do sódio. Formam-se, então, os íons Cl- e Na+. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES AULA 06 – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES 29 POLARIDADE DAS MOLÉCULAS Para determinarmos a polaridade das moléculas precisamos considerar o vetor momento dipolar de cada ligação que constitui a molécula. Caso a soma desses vetores tenha uma resultante igual a zero, a molécula será apolar, caso a soma dos vetores tenha uma resultante diferente de zero a molécula será polar. Veja alguns exemplos: • Fluoreto de hidrogênio, HF: Geometria linear Toda molécula diatômica heteronuclear, ou seja, compostas por dois elementos diferentes, é polar. • Dissulfeto de carbono, CS2: Geometria linear 1º passo: Represente a geometria da molécula. 2º passo: Determine o momento dipolar de cada ligação covalente. 3º passo: Determine o momento dipolar resultante da molécula. μr = 0 (molécula apolar) μr ≠ 0 (molécula polar) t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES AULA 06 – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES 30 Os vetores de momento dipolar das ligações individuais possuem mesma intensidade e direção, mas sentidos contrários. Por isso, eles se cancelam. É importante destacar que moléculas que possuem ligações polares podem ser apolares. O mapa de potencial eletrostático do CS2 mostra que a região de maior densidade eletrônica, região vermelha, concentra-se no átomo de enxofre, o mais eletronegativo. Veja: • Fluoreto de boro, BF3: Geometria trigonal plana A resultante entre dois vetores de mesma intensidade e coplanares (no mesmo plano) com ângulos de 120o tem a mesma intensidade (valor) que os vetores individuais (regra do paralelogramo). Por isso, três vetores coplanares de mesma intensidade com ângulos de 120o se cancelam. Esse raciocínio só é válido para moléculas que possuem quatro átomos no total, com ligantes iguais e não possuem par de elétrons livres. Com ligantes diferentes, os vetores de momento dipolar não se cancelam e a molécula é polar. Observe o exemplo ao lado, da molécula de fosgênio, COCl2: t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES AULA 06 – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES 31 • Dióxido de enxofre, SO2: Geometria angular Todas as moléculas angulares (possuem par de elétrons livres) são polares. Uma observação muito importante é sobre o ozônio. Apesar de ser uma molécula homonuclear(somente ligações apolares), o ozônio é polar. Um par de elétrons isolado no átomo central se comporta como um ligante de alta eletronegatividade, possuindo um vetor de momento de dipolo em sua direção. Por isso, uma molécula poliatômica homonuclear como o ozônio pode ser polar t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES AULA 06 – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES 32 • Metano, CH4: Geometria tetraédrica É um pouco difícil visualizar o somatório dos vetores no arranjo tetraédrico. No entanto, podemos afirmar que vetores de mesma intensidade, em um arranjo espacial de tetraedro regular, cancelam-se. Sendo assim, moléculas tetraédricas com ligantes iguais são apolares e as de ligantes diferentes, polares. Por exemplo, os dipolos de ligação no CH2Cl2 não se cancelam: t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES AULA 06 – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES 33 • Amônia, NH3: Geometria piramidal Todas as moléculas piramidais são polares. • Água, H2O: Geometria angular t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES AULA 06 – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES 34 Todas as moléculas angulares são polares. De acordo com a regra do paralelogramo, a molécula de água possui um μr diferente de zero, que aponta na direção do átomo de oxigênio. O mapa de potencial eletrostático da água mostra que a região de maior densidade eletrônica, região vermelha, concentra-se no átomo de oxigênio. Veja: A polaridade como um todo, de uma molécula, depende de sua geometria molecular. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES AULA 06 – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES 35 Resumidamente, temos: 3. SOLUBILIDADE De modo geral, substâncias apolares tendem a se dissolver em solventes apolares e substâncias polares tendem a se dissolver em solventes polares. Portanto, na previsão sobre solubilidade, devemos seguir a seguinte regra geral: “Semelhante dissolve semelhante” Na realidade, toda substância possui um certo grau de solubilidade em outra. Portanto, é mais adequado e correto comparar substâncias quanto ao nível de solubilidade (menos ou mais solúvel) em uma terceira substância, que criar uma regra incondicional. De modo geral, substâncias com solubilidade abaixo de 0,01 mol·L–1 são classificadas como insolúveis. Substâncias solúveis entre si são denominadas miscíveis, ao passo que substâncias insolúveis são chamadas de imiscíveis. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES AULA 06 – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES 36 Alguns termos são muuuuito comuns em questões que tratam sobre solubilidade das substâncias. Esteja familiarizado com eles e se assuste com o tanto de questões que você vai entender logo de cara! São eles: (Centro Universitário de Franca SP/2016) Uma etapa importante na produção industrial de ácido sulfúrico é a obtenção do trióxido de enxofre a partir da seguinte reação: 2 SO2 (g) + O2 (g) ⇌ 2 SO3 (g) ∆H<0 Para aumentar o rendimento da produção de ácido sulfúrico, a formação do gás trióxido de enxofre é uma etapa crítica, sendo importante favorecer o deslocamento do equilíbrio no sentido da formação desse gás. Considere que esse sistema sofre, separadamente, as seguintes ações: t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES AULA 06 – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES 37 1: aumento da pressão 2: adição de um catalisador 3: aumento da concentração de oxigênio 4: aumento da temperatura De acordo com a sequência apresentada na equação química, as polaridades das moléculas dos gases, são, respectivamente, a) polar, polar e apolar. b) polar, apolar e polar. c) polar, apolar e apolar. d) apolar, apolar e polar. e) apolar, apolar e apolar. Comentário: Determina-se as geometrias das moléculas: S O O → geometria angular → toda molécula angular é polar. O O → uma ligação covalente formada por elementos iguais → molécula apolar. S O O O → geometria trigonal plana com elementos periféricos iguais → molécula apolar. Gabarito: C (UEM PR/2017) Assinale o que for correto. 01. O diclorometano (CH2C2) é um composto tetraédrico e apolar. 02. O dissulfeto de carbono (CS2) é um composto angular e solúvel em água. 04. O tetraclorometano (CC4) é um composto apolar, portanto se dissolve em hexano. 08. O dióxido de carbono (CO2) é um composto linear e apolar. 16. O trifluoreto de boro (BF3) é um composto piramidal e polar. Comentário: Julgando-se os itens, tem-se: t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES AULA 06 – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES 38 01. Errado. O diclorometano (CH2C2) é um composto tetraédrico e polar. Uma molécula tetraédrica é apolar quando os ligantes periféricos são iguais entre si. Existe duas formas de apresentar a geometria do diclorometano: C ClCl H H ou C Cl H Cl H 02. Errado. O dissulfeto de carbono (CS2) é um composto linear, que apresenta ligantes periféricos iguais e, consequentemente, é apolar. Os compostos apolares são insolúveis em água. C SS 04. Certo. O tetraclorometano (CC4) e o hexano são apolares. Os compostos apolares são imiscíveis entre si. O tetraclorometano é apolar porque apresenta geometria tetraédrica com ligantes periféricos iguais entre si. O hexano é um hidrocarboneto e sabe-se, que todos os hidrocarbonetos são apolares. 08. Certo. O dióxido de carbono (CO2) é um composto linear e apolar. O dióxido de carbono apresenta dois átomos ligantes periférico e não apresenta par de elétrons não ligantes no átomo central, portanto, a sua geometria é linear. Como os ligantes periféricos são idênticos entre si, a molécula de CO2 é apolar. 16. Errado. O trifluoreto de boro (BF3) não apresenta par de elétrons não ligante no átomo central, portanto a sua geometria é trigonal plana. B F FF Gabarito: 12 (UFRR/2016) O momento de dipolo elétrico (μ) é uma propriedade relacionada à distribuição de cargas elétricas nas moléculas, o qual pode ser representado por: μ = Q x d, sendo Q a carga, em Coulomb, e d a distância entre as cargas, em Å (10–8 cm). Quando o valor do momento de dipolo elétrico for igual a zero (μ = 0), a molécula é considerada apolar e, quando diferente de zero (μ ≠ 0), é polar. Assinale a alternativa que apresenta apenas moléculas com momento de dipolo elétrico diferente de zero (μ ≠ 0). a) CH4; H2O; NH3; HC b) H2O; CO2; CH3C; CO c) NH3; CO2; CO; HC d) H2O; HC; CH3C; HF e) CH4; HC; NH3; HF Comentário: t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES AULA 06 – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES 39 As moléculas que apresentam o dipolo elétrico diferente de zero são as moléculas polares. Determinando a polaridade de cada molécula: Moléculas com μ = 0: C H H H H C OO Molécula com μ ≠ 0: O HH N H H H H Cl C Cl H H H C O H F Gabarito: D (ENEM 2016) Em sua formulação, o spray de pimenta contém porcentagens variadas de oleorresina de Capsicum, cujo princípio ativo é a capsaicina, e um solvente (um álcool como etanol ou isopropanol). Em contato com os olhos, pele ou vias respiratórias, a capsaicina causa um efeito inflamatórioque gera uma sensação de dor e ardor, levando à cegueira temporária. O processo é desencadeado pela liberação de neuropeptídios das terminações nervosas. Como funciona o gás de pimenta. Disponível em: http://pessoas.hsw.uol.com.br. Acesso em: 1 mar. 2012 (adaptado). Quando uma pessoa é atingida com o spray de pimenta nos olhos ou na pele, a lavagem da região atingida com água é ineficaz porque a A) reação entre etanol e água libera calor, intensificando o ardor. B) solubilidade do princípio ativo em água é muito baixa, dificultando a sua remoção. C) permeabilidade da água na pele é muito alta, não permitindo a remoção do princípio ativo. D) solubilização do óleo em água causa um maior espalhamento além das áreas atingidas. E) ardência faz evaporar rapidamente a água, não permitindo que haja contato entre o óleo e o solvente. Comentários: Como informado no texto da questão, o princípio ativo do spray de pimenta é a capsaicina, que é de caráter apolar, logo, esse composto praticamente não será solúvel em água, que é de caráter polar. Por isso a remoção do spray de pimenta com água é ineficaz. Para resolver esse tipo de questão, lembre-se da velha máxima: “semelhante dissolve semelhante” Gabarito: B (ENEM 2016) t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES AULA 06 – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES 40 A lipofilia é um dos fatores fundamentais para o planejamento de um fármaco. Ela mede o grau de afinidade que a substância tem com ambientes apolares, podendo ser avaliada por seu coeficiente de partição. Em relação ao coeficiente de partição da testosterona, as lipofilias dos compostos 1 e 2 são, respectivamente, A) menor e menor que a lipofilia da testosterona. B) menor e maior que a lipofilia da testosterona. C) maior e menor que a lipofilia da testosterona. D) maior e maior que a lipofilia da testosterona. E) menor e igual que a lipofilia da testosterona. Comentário: As diferenças entre a testosterona e os compostos 1 e 2 é somente pela alteração do grupo X na estrutura (veja a imagem acima). Na molécula de testosterona, o grupo X é o OH. O oxigênio é um elemento bastante eletronegativo, dessa forma, a presença desse grupo na molécula, aumenta de forma significativa o caráter polar dela. Já a alteração do grupo X por hidrogênio (composto 1) e CH3 (composto 2) não irá modificar, de forma significativa, a polaridade da molécula. Assim, os compostos 1 e 2 apresentaram um maior caráter apolar maior que a testosterona e dessa forma vão apresentar uma maior lipofilia que a testosterona. Resposta: D (ENEM 2016) Os tensoativos são compostos capazes de interagir com substâncias polares e apolares. A parte iônica dos tensoativos interage com substâncias polares, e a parte lipofílica interage com as apolares. A estrutura orgânica de um tensoativo pode ser representada por: t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES AULA 06 – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES 41 Comentário: É informado, no enunciado da questão, que a parte iônica dos tensoativos interage com substâncias polares e a parte lipofílica (lipo = gordura, filia = atração, ou seja, atração por gordura) interage com as apolares. Pela imagem, nota-se que a parte iônica está na extremidade direita (bola de cor preta) e parte lipofílica corresponde ao restante da molécula. Ao ser adicionado em água, que é de caráter polar, a parte iônica (bola preta) irá interagir com a água e o restante da molécula não. Sabendo disso, vamos analisar as alternativas. As letras A, D e E estão incorretas porque tanto a parte lipofílica quanto a iônica do tensoativo estão interagindo com a água. A letra B está incorreta porque a região lipofílica está interagindo com a água e não a iônica como deveria ser. Gabarito: C (UFGD - 2016) Ao estudar a solubilidade das substâncias I, II e III utilizando água e gasolina como solventes, um estudante obteve os dados apresentados na tabela seguinte: Marque a alternativa que apresenta a afirmação correta em relação aos dados da tabela. A) A substância II é polar. B) As forças intermoleculares que existem entre as moléculas da substância II são do tipo ligações de hidrogênio. C) Pode-se assegurar que I e III correspondem à mesma substância. D) As substâncias II e III são apolares. E) As substâncias I e III são polares. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES AULA 06 – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES 42 Comentários: A água, como já mencionado, é polar, enquanto a gasolina é de caráter apolar. A solubilidade das substâncias depende da polaridade delas, ou seja, moléculas apolares são solúveis em apolares e polares são solúveis em polares. Desse modo, de acordo com a tabela, nota-se que as substâncias I e III são solúveis em água e pouco solúveis em gasolina, por isso, são de caráter polar. Já a substância II é solúvel em gasolina, mas não em água, tratando-se, portanto, de uma molécula apolar. Sabendo disso, analisaremos as alternativas: Afirmativa I: incorreta. A substância II é apolar, pois é solúvel somente em gasolina. Afirmativa II: incorreta. Como a substância II é apolar, a única força intermolecular presente será a dipolo induzido. Afirmativa III: incorreta. Somente com a informação da tabela não é possível concluir que as substâncias I e III são iguais. Afirmativa IV: incorreta. A substância III é de caráter polar, pois é solúvel em água. Afirmativa V: incorreta. As substâncias I e III são polares, pois são solúveis em água e não na gasolina. Gabarito: E 4. INTERAÇÕES (OU FORÇAS) INTERMOLECULARES As moléculas podem ser polares ou apolares, ou seja, uma molécula pode ser considerada polar, se apresentar uma região carregada ou parcialmente carregada positivamente e outra região carregada ou parcialmente carregada negativamente. Se ela é considerada apolar, normalmente não apresenta formação de cargas. Por causa dessas características, quando duas moléculas polares se aproximam, elas interagem devido às forças eletrostáticas de atração entre as regiões de cargas opostas. Com relação a essas interações, podemos defini-las como forças que ocorrem entre moléculas, nos estados sólido e líquido, já que no estado gasoso essas forças de interação praticamente não existem ou são muito fracas, devido à grande dispersão entre as moléculas no sistema. As interações (ou forças) intermoleculares são mais fracas do que as ligações interatômicas, porém possuem grande importância no estudo da Química, visto que têm grande influência sobre: t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES AULA 06 – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES 43 Sabe-se que existem três principais (não únicos) tipos de forças atrativas entre moléculas: forças dipolo-dipolo, de dispersão de London e de ligação de hidrogênio. Essas forças são também chamadas forças de van der Waals, em homenagem a Johannes van der Waals, que desenvolveu a equação para determinar o desvio de gases do comportamento ideal. Outro tipo de força atrativa, a força íon-dipolo, é importante em soluções. Todas as quatro forças são eletrostáticas por natureza, envolvendo atrações entre espécies positivas e negativas. De acordo com a Lei de Coulomb, discutida em Física, a força de atração entre duas cargas obedece à seguinte relação: 𝐹𝑜𝑟ç𝑎 𝐸𝑙𝑒𝑡𝑟𝑜𝑠𝑡á𝑡𝑖𝑐𝑎 = 𝐾 · 𝑞1 · 𝑞2 𝑑2 onde K é uma constante, q1 e q2 são as cargas e d representa a distância que separa as cargas. Sendo assim, podemos fazer as seguintes generalizações: Apectos relacionados às propriedades físicas dos compostos, comoponto de fusão e ponto de ebulição Aspectos relativos à solubilidade de gases, de líquidos e de sólidos em seus solventes; Aspectos determinantes para as estruturas de moléculas biologicamente importantes, como DNA e proteínas, por exemplo Aumentam as cargas parciais das moléculas aumentam as forças intermoleculares maior força atrativa Aumenta a distância entre as moléculas diminuem as forças intermoleculares menor força atrativa t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES AULA 06 – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES 44 Em 1873, o físico holandês Johannes Diderik van der Waals (1837-1923) publicou seus estudos sobre as forças de interação em líquidos e em gases. A fim de homenageá-lo, algumas forças intermoleculares foram denominadas de forças de Van der Waals. Essas forças são: dipolo-dipolo e as dispersões de London, ou seja, as ligações de hidrogênio não são forças de Van der Waals. Porém, ao realizar um estudo bibliográfico, reparamos uma certa confusão. Existem autores que consideram a força de Van der Waals como qualquer interação intermolecular, enquanto alguns autores consideram essa força apenas como dispersões de London. Como resolver? Ao levantar as questões dos vestibulares, atente-se ao fato de que a maioria dos vestibulares atribui o termo “força de Van der Waals” às dispersões de London. Minha sugestão é considerar como dispersão de London, caso exista outra possibilidade para a questão, cabe reinterpretar para força intermolecular. Na maioria dos vestibulares: Força de Van der Waals = dispersões de London (dipolo induzido-dipolo induzido) FORÇAS DE DISPERSÃO DE LONDON As forças de dipolo induzido, também conhecidas como forças de London ou forças de Van der Waals, estão presentes em moléculas apolares. Lembre-se que os elétrons, nas moléculas apolares, estão distribuídos igualmente entre seus átomos, desse modo, não há dipolo resultante (carga negativa ou positiva). Entretanto, quando uma outra molécula apolar se aproxima, ocorre uma indução de carga, isto é, os elétrons da molécula tendem a se acumular mais em uma região da molécula ou átomo. Esse fenômeno leva a formação de polos (positivo e negativo) fracos na molécula. A molécula, agora com polos, induz outras moléculas a também formarem dipolos. Assim, ocorre uma pequena atração eletrostática entre as moléculas. Para ilustrar melhor esse procedimento, utilizaremos o F2 como exemplo. A indução de polos por outra molécula de F2, assim como a representação da força dipolo induzido estão representado abaixo: t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES AULA 06 – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES 45 Esse tipo de força, dipolo induzido, é de baixa magnitude, logo, espera-se para moléculas apolares baixos pontos de fusão e ebulição. Isso porque, quanto mais fracas forem as interações entre as moléculas, mais fácil será para separá-las, ou seja, passar do estado sólido para o líquido ou do líquido para o gasoso. Isto significa que maior seria a temperatura necessária para liquefazer e também para evaporar a referida substância. Até por isso, via de regra, as substâncias leves, formadas por dois átomos, que apresentam forças dipolo induzido, se apresentam na forma gasosa à temperatura ambiente. São exemplos de algumas substâncias que fazem dipolo induzido os gases nobres e H2, O2, F2, Cl2, Br2, I2, CO2, CH4, CCl4 etc. A facilidade com que a distribuição de cargas em uma molécula pode ser distorcida por um campo elétrico externo é chamada polarizabilidade. Podemos pensar na polarizabilidade de uma molécula como uma medida da 'maciez' de sua nuvem eletrônica; quanto maior a polarizabilidade de uma molécula, mais facilmente sua nuvem eletrônica será distorcida para dar um dipolo momentâneo. O processo de indução de um dipolo depende diretamente da facilidade com que os elétrons de uma molécula podem se movimentar ou ser polarizados. Dessa forma, o tamanho das moléculas é um fator considerado determinante para a polarizabilidade. Moléculas com nuvens eletrônicas grandes, como o bromo (Br2), tendem a ser mais facilmente polarizadas do que moléculas com nuvens eletrônicas pequenas, como o hidrogênio (H2). Assim, moléculas mais polarizáveis têm forças de dispersão de London mais fortes. Em geral, moléculas maiores tendem a ter maiores polarizabilidades porque elas têm maior número de elétrons, que estão mais afastados do núcleo. A intensidade das forças de dispersão de London, portanto, tendem a aumentar com o aumento do tamanho molecular. Uma vez que o tamanho molecular e a massa geralmente assemelham-se, as forças de dispersão tendem a aumentar em intensidade com o aumento da massa molecular. Assim, os pontos de ebulição dos halogêneos e dos gases nobres, por exemplo, aumentam com o aumento da massa molecular. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES AULA 06 – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES 46 As forças de dispersão ocorrem entre todas as moléculas, não importa se elas são polares ou apolares. As moléculas polares sofrem interações dipolo-dipolo, mas elas também sofrem forças de dispersão ao mesmo tempo. Na realidade, estima-se que as forças de dispersão são responsáveis por mais de 80% da atração total entre as moléculas; as atrações dipolo-dipolo respondem pelo resto. Quando comparadas as forças relativas das atrações intermoleculares, as seguintes generalizações devem ser consideradas: 1. Quando as moléculas têm massas moleculares e formas comparáveis, as forças de dispersão são aproximadamente iguais. Nesse caso, as diferenças em magnitudes das forças atrativas devem- se às diferenças nas forças de atração dipolo-dipolo, com a maioria das moléculas polares tendo as atrações mais fortes. 2. Quando as moléculas diferem muito em suas massas moleculares, as forças de dispersão tendem a ser decisivas. Nesse caso, as diferenças nas magnitudes das forças atrativas podem geralmente ser associadas com as diferenças nas massas moleculares, com a molécula mais massiva tendo as atrações mais fortes. A ligação de hidrogênio, que abordaremos a seguir, é um tipo de interação intermolecular tipicamente mais forte que as forças de dispersão. FORÇAS DIPOLO-DIPOLO As forças de dipolo permanente, também denominadas como dipolo-dipolo, estão presentes em moléculas polares (exceto aquelas que apresentam ligação de hidrogênio). Lembre-se que nas moléculas polares, já existem cargas parciais negativas e positivas. Desse modo, a carga negativa de uma molécula irá atrair a carga negativa de outra. Para entender esse conceito, vamos utilizar a molécula de HCl como exemplo. Certamente, você se lembra que essa molécula é polar. Além disso, deve se recordar que o átomo de cloro é mais eletronegativo que o hidrogênio, assim, ele irá conter a carga negativa parcial e o hidrogênio a carga parcial positiva. Desse modo, haverá atração entre a carga negativa da molécula de HCl com a carga positiva de outra molécula. A força dipolo permanente presente na molécula de HCl está representada abaixo: t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES AULA 06 – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES 47 A preexistência dos dipolos nas moléculas polares leva a uma atração mais intensa entre as mesmas. Desta forma, a força dipolo permanente é mais forte do que a força dipolo induzido. Nesse sentido, moléculas com esse tipo de força vão apresentar pontos de fusão e ebulição maiores do que as moléculas, de massa semelhante, com o tipo de força dipolo induzido. Ou seja, se elas estão mais fortemente unidas, maior será a energia necessáriapara afastá-las: fenômeno que acontece na passagem de sólido para líquido e de líquido para gasoso. São exemplos de algumas substâncias que fazem dipolo permanente HCl, HBr, HI, H2S, H2Se, H2Te, PH3, AsH3, CO, SO2 etc. LIGAÇÃO DE HIDROGÊNIO Uma interação do tipo ligação de hidrogênio ocorre pela atração entre o átomo de hidrogênio de uma ligação H—X, em que X é um elemento altamente eletronegativo (F, N ou O), e um par de elétrons isolado do átomo X de uma outra molécula. As ligações de hidrogênio são forças de intensidade alta e existem basicamente duas razões para sua intensidade ser maior do que as interações do tipo dipolo: t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES AULA 06 – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES 48 A diferença de eletronegatividade entre o hidrogênio e os átomos ligantes (F, N e O) faz com que o par de elétrons fique bem afastado do átomo de hidrogênio, tornando-o praticamente um próton desblindado. O pequeno tamanho do átomo de hidrogênio faz com que ele possa ficar extremamente próximo ao par de elétrons isolado da molécula adjacente, aumentando a atração eletrostática. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES AULA 06 – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES 49 Ligação de hidrogênio: H ligado a FON A figura abaixo mostra os pontos de ebulição de compostos de hidrogênio simples dos elementos dos grupos 14 a 17. Em geral, o ponto de ebulição aumenta com o aumento da massa molecular, devido ao aumento das forças de dispersão. A notável exceção a essa tendência é H2O, cujo ponto de ebulição é muito mais alto do que esperaríamos com base em sua massa molecular. Os compostos NH3 e HF também têm pontos de ebulição anormalmente altos. Na realidade, esses compostos apresentam muitas características que os distingue de outras substâncias de massa molecular e polaridade análogas. Por exemplo, a água tem alto ponto de fusão, alto calor específico e alto calor de vaporização. Cada uma dessas propriedades indica que as forças intermoleculares em H2O são fortes de maneira incomum. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES AULA 06 – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES 50 Essas atrações intermoleculares na água resultam das ligações de hidrogênio. A ligação de hidrogênio é um tipo especial de atração intermolecular entre o átomo de hidrogênio em uma ligação polar (particularmente uma ligação H-F, H-O ou H-N) e um par de elétrons não compartilhado em um íon ou átomo pequeno e eletronegativo que esteja próximo (geralmente um átomo de F, ou N em outra molécula). Por exemplo, existe uma ligação de hidrogênio entre o átomo de H em uma molécula de HF e o átomo de F de uma molécula de HF adjacente, F-H···F-H (onde os pontos representam a ligação de hidrogênio entre as moléculas). As ligações de hidrogênio explicam uma importante singularidade da água: a maioria dos sólidos são mais densos que os líquidos a partir dos quais eles se solidificaram, mas o gelo é menos denso que a água líquida. Analise o gráfico ao lado: Por isso, o gelo flutua na água, justificando a existência dos icebergs e das camadas sólidas de gelo sobre lagos, rios, mares e oceanos congelados. No estado líquido, devido à movimentação desordenada das moléculas, o número de ligações de hidrogênio sofre variações contínuas, resultando em uma média de 3 ou 4 ligações de hidrogênio por molécula de água. Entretanto, no estado sólido, as moléculas assumem um arranjo tridimensional ordenado, no qual cada uma realiza 4 ligações de hidrogênio com as moléculas vizinhas. Duas ligações de hidrogênio são realizadas com os átomos de hidrogênio e as outras duas com os dois pares de elétrons não compartilhados do átomo de oxigênio. As quatro ligações de hidrogênio estabelecidas formam uma estrutura hexagonal menos compacta que afasta as moléculas e diminui a densidade. Veja: t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES AULA 06 – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES 51 Figura: Arranjo cristalino das moléculas de água no gelo(Fonte: Coleção Explorando o Ensino, v. 5 – Química) FORÇAS ÍON-DIPOLO Uma força íon-dipolo existe entre um íon e a carga parcial em certo lado de uma molécula polar. As moléculas polares são dipolos; elas têm um lado positivo e outro negativo. A interação íon dipolo consiste na atração de um íon por uma molécula polar. Os íons positivos são atraídos pelo lado negativo de um dipolo, enquanto os negativos são atraídos pelo lado positivo, como mostrado na Figura. A magnitude da atração aumenta conforme a carga do íon ou a magnitude do dipolo aumenta. As forças íon-dipolo são especialmente importantes em soluções de substâncias iônicas em líquidos polares, como uma solução de NaCl em água. Os íons serão atraídos pela molécula de água que, como vimos anteriormente, é polar e, por isso, possui cargas parciais negativas e positivas. A região da molécula de água de carga positiva será atraída pelo íon de carga negativa (Cl-) e a região de carga negativa pelo íon de carga positiva (Na+). O esquema a seguir apresenta a atração entre os íons e a água. Fique atento à orientação das cargas da água em relação aos íons, ao solvatar, por exemplo, o Cl-, as moléculas de água são posicionadas de modo que seus polos positivos ficam voltados para o íon. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES AULA 06 – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES 52 A interação íon-dipolo é bastante intensa devido a atração eletrostática (atração entre cargas) entre os íons e as cargas presentes nas moléculas polares. Por isso, essa força será ainda mais intensa que a ligação de hidrogênio. OUTRAS INTERAÇÕES ENTRE PARTÍCULAS Até esse momento foram apresentadas as interações entre as moléculas, porém, como sabemos, a matéria não é formada somente por moléculas. A caracterização da composição de uma substância pode ser: atômica, molecular ou iônica. As partículas que formam a unidade de repetição que caracteriza uma substância pode ser chamada de constituinte. As forças de coesão desses constituintes são classificadas de acordo com o esquema abaixo. Interação dipolo-dipolo induzido A interação dipolo – dipolo induzido refere-se à interação entre uma molécula polar com uma molécula apolar. Como a molécula apolar não apresenta polos definidos, a força entre essas moléculas é de baixa intensidade. Um exemplo desse processo é o sistema heterogêneo formado por água e óleo. A separação das fases ocorre por causa da fraca interação água e óleo, ou seja, dipolo-dipolo induzido. Portanto, as moléculas de água interagem entre elas por ligação de hidrogênio, enquanto as moléculas de óleo interagem entre si por dipolo – dipolo induzido . t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES AULA 06 – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES 53 Interação íon-íon A interação íon-íon apresenta elevada intensidade devido à ligação iônica. Por causa da elevada intensidade de atração entre as partículas iônicas, os compostos iônicos apresentam-se sólidos a temperatura ambiente e possuem elevada temperatura de fusão e ebulição. COMPARAÇÃO QUANTITATIVA ENTRE AS INTERAÇÕES ENTRE AS PARTÍCULAS As ligações iônica, covalente e metálica são as mais fortes e determinam a natureza do constituinte. Essas ligações originam a fórmula de suas substâncias. A intensidade das interações (ou forças) intermoleculares em diferentes substâncias, seja nas interaçõesentre as moléculas ou íons e moléculas, varia em uma grande faixa, mas elas são muito mais fracas que ligações iônicas e covalentes. Dessa forma, é necessário menos energia para vaporizar um líquido ou fundir um sólido do que para quebrar ligações covalentes em moléculas. Por exemplo, é necessário apenas 16 kJ/moI para vencer as atrações intermoleculares entre as moléculas de HCl em HCl líquido para vaporizá-lo. Em contrapartida, a energia necessária para romper a ligação entre o hidrogênio e o cloro no HCl em átomos de H e Cl é 431 kJ/mol. Portanto, quando uma substância molecular como HCl passa de sólido para líquido e para gás, as moléculas em si permanecem intactas, ou seja, não há quebra de ligação, apenas distanciamento das moléculas caracterizando um novo estado físico. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES AULA 06 – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES 54 Muitas propriedades dos líquidos, incluindo os pontos de ebulição, refletem a intensidade das forças intermoleculares. Por exemplo, uma vez que as forças entre as moléculas de HCI são tão fracas, HCI entra em ebulição a apenas - 85°C à pressão atmosférica. O líquido entra em ebulição quando se formam bolhas de seu vapor. As moléculas de um líquido devem vencer as forças de atração para separar-se e formar um vapor. Quanto mais forte as forças de atração, maior é a temperatura na qual o líquido entra em ebulição. De forma similar, o ponto de fusão de um sólido aumenta à medida que as forças intermoleculares ficam mais fortes. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES AULA 06 – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES 55 (Faculdade Santo Agostinho BA/2018) Considerando as fórmulas das substâncias I - BaCl2, II - H2, III - CO, IV - HF e as interações intermoleculares, apresenta maior ponto de ebulição a substância a) II. b) IV. c) III. d) I. Comentário: A ordem crescente da intensidade das interações intermoleculares é: Forças de London < Dipolo-dipolo < Ligação de hidrogênio O BaCl2 é um composto iônico, portanto apresenta elevadas temperaturas de ebulição e de fusão. Portanto, apresenta o maior valor de temperatura de ebulição. Determinando a interação intermolecular das outras substâncias: Gabarito: D (ACAFE SC/2017) Assinale a alternativa que contém a ordem decrescente da temperatura de ebulição das seguintes espécies químicas: H2; Ne; CO e NH3. Dados: H: 1 g/mol; Ne: 20 g/mol; C: 12 g/mol; N: 14 g/mol; O: 16 g/mol. a) NH3 < CO < Ne < H2 b) NH3 > CO > Ne > H2 H H C O H F linear linear linear apolar polar polar Forças de London Dipolo-dipolo Dipolo-dipolo t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES AULA 06 – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES 56 c) NH3 > CO > H2 > Ne d) H2 > Ne > CO > NH3 Comentário: A ordem crescente da intensidade das interações entre partículas é: Forças de London < Dipolo-dipolo < Ligação de hidrogênio Identificando o tipo de interação das substâncias listadas, temos: Dipolo induzido-dipolo induzido ou forças de London: H2 e Ne. Dipolo-dipolo: CO Ligação de hidrogênio: NH3 O critério de desempate entre compostos de mesma interação intermolecular é a massa da fórmula. A massa molecular do H2 é igual a 2u, enquanto a massa do Ne é igual a 20u. Portanto, quanto maior a massa da fórmula, maior o valor da temperatura de ebulição. Assim, a ordem decrescente de temperatura de ebulição é: NH3 > CO > Ne > H2 Gabarito: B (FGV SP/2017) Um refrigerante, de baixa caloria, fabricado no Brasil, tem em sua composição os adoçantes sacarina sódica (I) e ciclamato de sódio (II) e o conservante benzoato de sódio (III). A imagem do rótulo desse refrigerante é apresentada a seguir: t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES AULA 06 – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES 57 As duas principais interações entre cada uma das substâncias I, II e III e as moléculas do solvente da solução que compõe o refrigerante são: a) íon – íon; íon – dipolo. b) íon – íon; dipolo – dipolo. c) íon – dipolo; ligação de hidrogênio. d) íon – dipolo; dipolo induzido – dipolo induzido. e) dipolo induzido – dipolo induzido; ligação de hidrogênio. Comentário: Os compostos iônicos quando se dissolvem em água formam o par interação íon-dipolo. As moléculas de água interagem entre si pelas ligações de hidrogênio. Todas essas interações correspondem ao alinhamento dos polos positivos e negativos entre as partículas. Gabarito: C (ENEM 2016) O carvão ativado é um material que possui elevado teor de carbono, sendo muito utilizado para a remoção de compostos orgânicos voláteis do meio, como o benzeno. Para a remoção desses compostos, utiliza-se a adsorção. Esse fenômeno ocorre por meio de interações do tipo intermoleculares entre a superfície do carvão (adsorvente) e o benzeno (adsorvato, substância adsorvida). No caso apresentado, entre o adsorvente e a substância adsorvida ocorre a formação de: A) Ligações dissulfeto. B) Ligações covalentes. C) Ligações de hidrogênio. D) Interações dipolo induzido-dipolo induzido. E) Interações dipolo permanente-dipolo permanente. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES AULA 06 – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES 58 Comentários: O carvão ativado, como mencionado no texto, é muito utilizado para remoção de compostos orgânicos devido a seu caráter apolar. O benzeno é um composto formado por carbono e hidrogênios: Essa molécula também apresenta caráter apolar. Assim, a interação entre o carvão ativado e o benzeno, ambos apolares, consistirá em força dipolo induzido-dipolo induzido. Gabarito: D (ENEM 2013) As fraldas descartáveis que contêm o polímero poliacrilato de sódio (1) são mais eficientes na retenção de água que as fraldas de pano convencionais, constituídas de fibras de celulose (2). CURI, D. Química Nova na Escola, São Paulo, n. 23, maio 2016 (adaptado) A maior eficiência dessas fraldas descartáveis, em relação às de pano, deve-se às A) interações dipolo-dipolo mais fortes entre o poliacrilato e a água, em relação às ligações de hidrogênio entre a celulose e as moléculas de água. B) interações íon-íon mais fortes entre o poliacrilato e as moléculas de água, em relação às ligações de hidrogênio entre a celulose e as moléculas de água. C) ligações de hidrogênio mais fortes entre o poliacrilato e a água, em relação às interações íon- dipolo entre a celulose e as moléculas de água. D) ligações de hidrogênio mais fortes entre o poliacrilato e as moléculas de água, em relação às interações dipolo induzido-dipolo induzido entre a celulose e as moléculas de água. E) interações íon-dipolo mais fortes entre o poliacrilato e as moléculas de água, em relação às ligações de hidrogênio entre a celulose e as moléculas de água. Comentário: t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES AULA 06 – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES 59 Observe que a estrutura do poliacrilato de sódio (molécula 1) apresenta íons em sua estrutura. Dessa forma, a interação intermolecular dessa molécula com a água será interação íon-dipolo. Já a celulose (2) é uma molécula polar que apresenta em sua estrutura a ligação oxigênio- hidrogênio (O-H), dessa forma, a interação intermolecular entre essa molécula e a água será: ligação de hidrogênio. Vimos anteriormente que a ligação de hidrogênio é bastante intensa, entretanto, a interação íon-dipolo éainda mais forte. Gabarito: E (CESMAC Medicina - 2018) A água (H2O, MM = 18 g·mol-1, ponto ebulição = 100°C), a amônia (NH3, MM = 17 g·mol-1, ponto ebulição = -33°C) e o metano (CH4, MM = 16 g·mol-1, ponto ebulição = -162°C) apresentam massas moleculares muito próximas. Apesar disso, a água apresenta um ponto de ebulição muito mais elevado que o da amônia e do metano. Assinale a alternativa que explica essa observação experimental. A) A água apresenta ligações iônicas, enquanto a amônia e o metano apresentam ligações covalentes. B) A água apresenta ligações covalentes, enquanto a amônia e o metano apresentam ligações iônicas. C) Os três compostos apresentam ligações iônicas, porém somente a molécula da água é polar. D) Os tipos de ligações químicas (intramoleculares ou intermoleculares) não interferem nas propriedades das substâncias. E) Os três compostos apresentam ligações covalentes; porém, a água é capaz de realizar forte ligação de hidrogênio. Comentário: O ponto de ebulição de uma substância covalente depende especialmente da força intermolecular presente e da sua massa molar ou massa molecular. As três moléculas apresentadas (água, amônia e metano) são moléculas covalentes (formadas por ligações covalentes) e possuem massa molar próximas. Dessa forma, o que irá interferir na diferença dos pontos de ebulição será o tipo de força intermolecular e sua intensidade. O metano apresenta o tipo de força dipolo permanente que é menos intensa do que a ligação de hidrogênio, presente nas moléculas da amônia e água. Por isso, o ponto de ebulição do metano é menor que das outras moléculas. Embora a água e a amônia apresentem o mesmo tipo de força intermolecular, essa interação será mais forte para água, pois o átomo de oxigênio, presente nesta molécula é mais eletronegativo que o nitrogênio presente na amônia. Essa diferença de eletronegatividade leva a formação de cargas parciais negativa e positiva mais intensas na molécula de água, possibilitando uma maior atração intermolecular. Gabarito: E t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES AULA 06 – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES 60 PROPRIEDADES FÍSICAS: PONTOS DE FUSÃO E DE EBULIÇÃO Os pontos de fusão e de ebulição de uma substância dependem basicamente de dois fatores: as forças intermoleculares e a massa molar, respectivamente. Isso acontece porque, para que ocorra a fusão ou a ebulição de um composto, suas moléculas devem adquirir energia cinética suficiente para escapar das forças de atração exercidas pelas moléculas adjacentes. Ou seja, quanto maior for a interação entre as moléculas, maior será a energia necessária para romper as forças de atração entre moléculas adjacentes. Com isso: Embora os compostos iônicos não façam parte desse contexto, é importante lembrar que eles existem e possuem interações muito mais fortes. Observação 1: Em substâncias que apresentam interações intermoleculares diferentes e massas relativamente próximas, a que tiver a interação mais forte possuirá o maior ponto de ebulição e de fusão. Observação 2: Em substâncias que apresentam o mesmo tipo de interação intermolecular, a que tiver maior tamanho (comparado com a maior massa molecular) possuirá o maior ponto de ebulição. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES AULA 06 – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES 61 Essas três substâncias fazem o mesmo tipo de interação intermolecular (dipolo permanente), e a ordem crescente dos pontos de ebulição desses halogenetos de hidrogênio, HCl, HBr e HI, é explicada pela ordem crescente de suas massas moleculares. Um gráfico muito comum de aparecer nas provas de vestibulares é um gráfico que relaciona os elementos dos períodos e as temperaturas de ebulição dos compostos formados. Observe os valores do gráfico abaixo e identifique as relações de forças intermoleculares e massa moleculares para as substâncias. Se agruparmos as substâncias em tipos de interações intermoleculares, teremos: t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES AULA 06 – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES 62 Se agruparmos as substâncias por ordem crescente de suas massas moleculares, percebemos: (UPF - 2018) Muitas das propriedades físicas das substâncias moleculares, como temperatura de fusão, temperatura de ebulição e solubilidade, podem ser interpretadas com base na polaridade das moléculas. Essa polaridade se relaciona com a geometria molecular e com o tipo de interações intermoleculares. O quadro a seguir apresenta algumas substâncias e suas respectivas temperaturas de ebulição a 1 atm. Com base nas informações apresentadas, analise as seguintes afirmativas: I. Quanto mais intensas forem as forças intermoleculares, maior a temperatura de ebulição de uma substância molecular. II. As interações intermoleculares nas moléculas são A: dipolo induzido-dipolo induzido; B: dipolo- dipolo; C: ligação de hidrogênio. III. A geometria molecular e a polaridade das substâncias são: A: tetraédrica e apolar; B: linear e polar; C: linear e polar. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES AULA 06 – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES 63 Está incorreto apenas o que se afirma em: A) III. B) I e III. C) I e II. D) II e III. E) I. Comentário: Vamos analisar as sentenças: Afirmativa I: verdadeira. No conteúdo passado, observamos que a força intermolecular influencia na temperatura de ebulição de um composto covalente. De modo que, quanto mais intensa é essa força, mais difícil separar as moléculas de uma substância, ou seja, maior será a temperatura de ebulição. Afirmativa II: verdadeira. A molécula A é apolar, logo o tipo de interação intermolecular é dipolo induzido-dipolo induzido. A molécula B é polar, mas sem a presença de ligação entre hidrogênio e os átomos eletronegativos: F, O e N, dessa forma o tipo de interação é dipolo-dipolo. Já a molécula C é polar e há presença da ligação entre o hidrogênio e o oxigênio, átomo de alta eletronegatividade. Afirmativa III: incorreta. A estrutura de Lewis da molécula A (CH4) segue abaixo: A molécula A é composta pelo carbono como átomo central, 4 ligantes e nenhum (zero) pares de elétrons não ligantes no átomo central, assim a fórmula VSEPR dessa molécula é: AX3E0. Correlacionando essa fórmula com a tabela que relaciona as fórmulas VSEPR com a geometria, concluímos que a geometria dessa molécula é tetraédrica. Além disso, quando determinar o momento de dipolo resultante, concluímos que o mesmo é igual a zero, portanto, essa molécula é apolar. A estrutura de Lewis da molécula B segue abaixo: Essa molécula é composta por somente dois átomos, logo sua geometria é linear. A polaridade desta molécula será polar, pois ambos os átomos são diferentes e por isso apresentam diferença de eletronegatividade. A estrutura de Lewis da molécula C segue abaixo: t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES AULA 06 – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES 64 A molécula C é composta pelo oxigênio como átomo central, 2 ligantes e dois pares de elétrons não ligantes no átomo central, assim a fórmula VSEPR dessa molécula é: AX2E2. Correlacionando essa fórmula com a tabela fornecida anteriormente que relaciona as fórmulas VSEPR com a geometria, concluímos que a geometria dessa molécula é angular. A polaridade desta molécula será polar, pois o momento de dipolo resultante será diferente de zero: Gabarito: A (Unifenas - 2017) As substâncias dadas pelas suas fórmulasmoleculares, CH4, H2S e H2O, estão em ordem crescente de seus pontos de ebulição. Esse fato é explicado por vários fatores, sendo o principal A) A massa. B) O tipo de ligação Interatômica. C) O ângulo de ligação. D) A configuração da camada de valência. E) O tipo de ligação intermolecular. Comentário: O ponto de ebulição é influenciado pela massa molar e especialmente pelas forças intermoleculares. O CH4 é apolar, logo, a força intermolecular presente é a dipolo induzido que é menos intensa do que a força dipolo-dipolo presente na molécula de H2S. Embora o H2S apresente a maior massa molar, a molécula de água possui um maior ponto de ebulição pois apresenta a força intermolecular ligação de hidrogênio que é mais intensa que a força dipolo-dipolo. Gabarito: E t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES AULA 06 – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES 65 5. ESTRUTURA DOS SÓLIDOS As propriedades macroscópicas de um solido são determinadas por sua estrutura no nível molecular. Um sólido cristalino é um sólido no qual os átomos, íons ou moléculas estão em um arranjo ordenado chamado de retículo. (À esquerda) O quartzo é uma forma cristalina da sílica, SiO2, cujos átomos estão em um arranjo ordenado, representado aqui em duas dimensões. (À direita) Obsidiana, uma forma desordenada do SiO2.12 Em um sólido cristalino os átomos, íons ou moléculas estão ordenados em arranjos bem-definidos. Esses sólidos geralmente têm superfícies planas ou faces que fazem ângulos definidos entre si. As pilhas regulares de partículas que produzem essas faces também fazem com que os sólidos tenham formas altamente regulares. O quartzo e o diamante são sólidos cristalinos. Sólidos cristalinos Sólido amorfo (das palavras gregas para 'sem forma') é aquele cujas partículas não têm estrutura regular. Eles não possuem faces e formas bem-definidas. Muitos sólidos amorfos são misturas de moléculas que não se encaixam muito bem. A maioria dos outros são compostos de moléculas grandes e complicadas. Sólidos amorfos familiares incluem a borracha e o vidro. 1 Gilbert, T.R. Chemistry – The Science in contexto – 4ª edição, 2015 2 https://pt.wikipedia.org/wiki/Quartzo, acesso em 25/01/2022 Pirita Fluorita Ametista t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES AULA 06 – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES 66 O quartzo (SiO2) é um sólido cristalino com uma estrutura tridimensional. Quando o quartzo se funde (aproximadamente 1.600 oC), ele se torna um líquido viscoso e pegajoso. Apesar de a rede silício- oxigênio permanecer praticamente intacta, muitas ligações Si-O são quebradas e a ordem rígida do quartzo é perdida. Se o líquido fundido for resfriado rapidamente, os átomos são incapazes de retomar a um arranjo regular. Como resultado, um sólido amorfo conhecido como vidro de quartzo ou vidro de sílica é formado. Como as partículas de um sólido amorfo não apresentam uma ordem definida em longas distâncias, as forças intermoleculares variam em intensidade por toda a amostra. Assim, os sólidos amorfos não se fundem a temperaturas específicas. Em vez disso, eles se tornam macios durante uma faixa de temperatura à proporção que as forças intermoleculares de várias intensidades são rompidas. Um sólido cristalino, ao contrário, funde-se a temperatura específica. SÓLIDOS MOLECULARES Os sólidos moleculares consistem em átomos ou moléculas unidos por forças intermoleculares (forças dipolo-dipolo, forças de dispersão de London e ligações de hidrogênio). Como essas forças são fracas, os sólidos moleculares são macios. Além disso, eles normalmente têm pontos de fusão relativamente baixos (em geral abaixo de 200°C). Muitas substâncias que são gases ou líquidos à temperatura ambiente formam sólidos moleculares em baixa temperatura. Os exemplos incluem Ar, H2O e CO2. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES AULA 06 – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES 67 As propriedades dos sólidos moleculares dependem não apenas da intensidade das forças que existem entre as moléculas, mas também das habilidades das moléculas em empacotar eficientemente nas três dimensões. Quanto maior a simetria da molécula maior a sua capacidade de empacotamento molecular, como resultado, as forças intermoleculares que dependem de um contato mais próximo serão mais efetivas e o ponto de fusão mais alto. SÓLIDOS COVALENTES Os sólidos covalentes consistem em átomos unidos em grandes redes ou cadeias por ligações covalentes. Como as ligações covalentes são muito mais fortes que as forças intermoleculares, esses sólidos são muito mais duros e têm pontos de fusão muito mais altos que os sólidos moleculares. O diamante e a grafite, dois alótropos do carbono, são sólidos covalentes. Outros exemplos incluem o quartzo, SiO2; o carbeto de silício, SiC e o nitrito de boro, BN. No diamante, cada átomo de carbono está ligado a quatro outros átomos de carbono. Essa rede de ligações simples carbono-carbono fortemente interconectadas em três dimensões contribui para a dureza não usual do diamante. Os diamantes de grau industrial são empregados nas lâminas de serras para os mais exigentes trabalhos de corte. Na grafita os átomos de carbono estão arranjados em camadas de anéis hexagonais interconectados. Cada átomo de carbono está ligado a três outros na camada. As camadas, separadas de 3,41 Å, são mantidas juntas por forças de dispersão fracas. Elas deslizam umas sobre as outras quando são esfregadas, dando à grafite uma aparência de graxa. A grafite é usada como lubrificante e em lápis. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES AULA 06 – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES 68 SÓLIDOS METÁLICOS Os sólidos metálicos consistem inteiramente em átomos metálicos. Os sólidos metálicos geralmente têm estruturas de empacotamento denso hexagonal, de empacotamento denso cúbico (cúbico de face centrada) ou cúbica de corpo centrado. Portanto, cada átomo, normalmente, está interagindo com outros 8 ou 12 átomos. A ligação nos metais é muito forte para estar relacionada às forças de dispersão de London e, além disso, não existem elétrons de valência suficientes para ligações covalentes entre os átomos. A ligação ocorre devido aos elétrons de valência deslocalizados por todo o sólido. Na realidade, podemos visualizar o metal como uma rede de íons positivos imersos em um mar de elétrons de valência deslocalizados Os metais variam bastante na intensidade de suas ligações, como mostrado por suas grandes faixas de propriedades físicas como dureza e ponto de fusão. Entretanto, em geral a força da ligação aumenta à medida que o número de elétrons disponíveis para a ligação aumenta. Assim, o sódio, que tem apenas um elétron de valência por átomo, funde-se a 97,5 °C enquanto o cromo, com seis elétrons além do cerne de gás nobre, se funde a 1.890 °C. A mobilidade dos elétrons explica por que os metais são bons condutores de calor e eletricidade. A ligação e as propriedades dos metais são examinadas mais detalhadamente no módulo de ligações químicas. As três estruturas metálicas mais comuns. (a) Estrutura hexagonal de empacotamento compacto, na qual cada cátion é circundado por outros 12. (b) Estrutura cúbica de empacotamento compacto ou cúbica de face centrada, em que o número de coordenação também é 12. (c) Estrutura cúbica de corpo centrado mostrando os 8 vizinhos que circundam cada cátion. SÓLIDOS IÔNICOS Os sólidos Iônicos consistem em íons mantidos juntos por ligações iônicas. A força de uma ligação iônica depende muito das cargas dos íons. Portanto, NaCl, no qual os íons têm cargas1+ e 1-, tem um ponto de fusão de 801°C, enquanto MgO, no qual as cargas são 2+ e 2-, funde-se a 2.852 °C. As estruturas de sólidos iônicos simples podem ser classificadas como alguns poucos tipos básicos. A estrutura de NaCl é um exemplo representativo de um tipo. Outros compostos que possuem a mesma estrutura incluem LiF, KCl, AgCl e CaO. Três outros tipos comuns de estruturas cristalinas são mostrados na figura abaixo. A estrutura adotada por um sólido iônico depende grandemente das cargas e dos tamanhos relativos dos íons. Na estrutura de NaCl, por exemplo, os íons Na+ têm número de coordenação t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES AULA 06 – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES 69 6 porque cada íon Na+ está rodeado por seis íons Cl- na vizinhança mais próxima. Na estrutura de CsCl, por comparação, os íons Cl- adotam um arranjo cúbico simples com cada íon Cs+ rodeado por oito íons Cl- . O aumento no número de coordenação à medida que o íon do metal alcalino muda de Na+ para Cs+ é uma consequência do maior tamanho de Cs+ se comparado com o de Na+. Na estrutura da blenda de zinco (ZnS), os íons S2- adotam um arranjo cúbico de face centrada, com os íons Zn2+ menores arranjados de forma que cada um deles esteja rodeado tetraedricamente por quatro íons S2-. O CuCl também adota essa estrutura. Na estrutura da fluorita (CaF2), os íons Ca2+ são mostrados em arranjo cúbico de face centrada. Como exigido pela fórmula química da substância, existem duas vezes mais íons F- na célula unitária que íons Ca2+. Outros compostos que têm a estrutura da fluorita incluem BaCl2e PbF2. Células unitárias de alguns tipos de estruturas cristalinas encontradas para os sólidos iônicos: CsCl, ZnS e CaF, respectivamente. LIGAÇÕES NOS SÓLIDOS As propriedades físicas dos sólidos cristalinos, como ponto de fusão e dureza, dependem tanto dos arranjos das partículas quanto das forças atrativas entre elas. A tabela a seguir classifica os sólidos de acordo com os tipos de forças entre as partículas presentes neles. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES AULA 06 – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES 70 (FGV SP/2008) Na tabela são fornecidas as células unitárias de três sólidos, I, II e III. A temperatura de fusão do sólido III é 1772ºC e a do sólido II é bem superior ao do sólido I. Quando dissolvido em água, o sólido I apresenta condutividade. Pode-se concluir que os sólidos I, II e III são, respectivamente, sólidos a) covalente, iônico e metálico. b) iônico, covalente e metálico. c) iônico, molecular e metálico. d) molecular, covalente e iônico. e) molecular, iônico e covalente. Comentário: O composto I apresenta condutividade elétrica quando dissolvido em água, portanto, é um composto iônico. Segundo as opções, resta distinguir o composto metálico do covalente. Os compostos covalentes apresentam temperatura de ebulição maiores que os compostos metálicos. Gabarito: B (UNIFESP SP/2006) A tabela apresenta algumas propriedades medidas, sob condições experimentais adequadas, dos compostos X, Y e Z. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES AULA 06 – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES 71 A partir desses resultados, pode-se classificar os compostos X, Y e Z, respectivamente, como sólidos a) molecular, covalente e metálico. b) molecular, covalente e iônico. c) covalente, molecular e iônico. d) covalente, metálico e iônico. e) iônico, covalente e molecular. Comentário: O composto X é macio, não conduz corrente elétrica e apresenta moderada temperatura de fusão, portanto, é uma substância molecular. O composto Y é duro e não conduz corrente elétrica na fase líquida, além de apresentar elevada temperatura de fusão, portanto, é um composto covalente. O composto Z conduz corrente elétrica no estado líquido, porém não conduz no estado sólido, portanto, é uma substância iônica. Gabarito: B (UFRN/2009) O sódio é uma substância extremamente reativa e perigosa, podendo pegar fogo em contato com o ar: e reagir violentamente com a água: É um elemento químico considerado essencial à vida humana. Quando combinado a outras substâncias, é utilizado, por exemplo, na produção de papel, de sabão e no tratamento de águas. As estruturas das espécies sódio, água e hidrogênio, da reação (3), podem ser representadas, respectivamente, por: a) t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES AULA 06 – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES 72 b) c) d) Comentário: Sódio – substância metálica – retículo cristalino metálico. Água – substância molecular – formado por moléculas de H2O (três átomos e dois elementos químicos) que apresentam geometria angular. Hidrogênio – substância molecular – formado por moléculas de H2 (dois átomos e um elemento químico) que apresentam geometria linear. As interpretações das ilustrações de cada item são: a) átomos isolados de sódio ou sódio vapor; não podem ser moléculas de água, porque são lineares; moléculas de H2. b) átomos isolados de sódio ou sódio vapor; moléculas de água; átomos de H. c) retículo cristalino de sódio; não podem ser moléculas de água, porque são lineares; átomos de hidrogênio. d) retículo cristalino de sódio; moléculas de água; molécula de H2. Gabarito: D (UFMG/2009) Certo produto desumidificador, geralmente encontrado à venda em supermercados, é utilizado para se evitar a formação de mofo em armários e outros ambientes domésticos. A embalagem desse produto é dividida, internamente, em dois compartimentos – um superior e um inferior. Na parte superior, há um sólido branco iônico – o cloreto de cálcio, CaCl2. Algum tempo depois de a embalagem ser aberta e colocada, por exemplo, em um armário em que há umidade, esse sólido branco desaparece e, ao mesmo tempo, forma-se um líquido incolor no compartimento inferior. As duas situações descritas estão representadas nestas figuras: t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES AULA 06 – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES 73 Considerando-se essas informações e outros conhecimentos sobre os materiais e os processos envolvidos, é CORRETO afirmar que a) o CaC2 passa por um processo de sublimação. b) o CaC2 tem seu retículo cristalino quebrado. c) o líquido obtido tem massa igual à do CaC2. d) o líquido obtido resulta da fusão do CaC2. Comentário: Julgando os itens, tem-se: a) errado. O CaC2 é um composto iônico, logo, apresenta elevada temperatura de ebulição. b) certo. O CaC2 é um composto iônico, logo, é duro e quebradiço. c) errado. O líquido incolor obtido é resultado do cloreto de cálcio e as moléculas de água absorvidas do meio. Portanto, a massa do líquido é maior que a do sólido. d) errado. O líquido incolor obtido é resultado do cloreto de cálcio e as moléculas de água absorvidas do meio. Gabarito: B 6. QUESTÕES DESAFIO (DIFÍCEIS) Questão-01 - (UFC CE/2005/1ªFase) A atividade contraceptiva dos DIUs (Diafragmas Intra-Uterinos) modernos é atribuída, em parte, à ação espermaticida de sais de cobre(II) que são gradativamente liberados por estes diafragmas no útero feminino. Quanto aos sais de cobre(II) em meio aquoso, assinale a alternativa correta. a) Apresentam interações íon-dipolo. b) Permanecem no estado sólido. c) Envolvem interações entre espécies apolares. d) A configuração eletrônica do íon cobre(II) é [Ar]3d8. e) O íon cobre(II) encontra-se na forma reduzida, Cu2–. t.me/CursosDesignTelegramhubESTRATÉGIA VESTIBULARES – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES AULA 06 – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES 74 Questão-02 - (Fatec SP/2003) O volume ocupado por qualquer amostra de água depende da temperatura da amostra. O gráfico a seguir representa a variação do volume de certa amostra de água em função da sua temperatura. Analisando-se o gráfico, pode-se concluir que a densidade da água: a) cresce com o aumento do volume. b) varia linearmente com a temperatura. c) não varia com a temperatura. d) é mínima a 0°C . e) é máxima a 4ºC . Questão-03 - (PUC SP/2001) O ponto de fusão de compostos iônicos está relacionado com a força de atração entre os íons no retículo (energia reticular). A lei de Coulomb é uma boa aproximação para determinar essa força de atração: onde K é uma constante, q1 é a carga do cátion, q2 é a carga do ânion e d é a soma dos raios iônicos (d = rcátion + rânion). Considerando a lei de Coulomb e as propriedades periódicas, assinale a alternativa que apresenta os pontos de fusão (P.F.) dos compostos iônicos NaF, NaCl, MgO e NaBr em ordem crescente de temperatura. a) P.F. NaCl < P.F. MgO < P.F. NaF < < P.F. NaBr b) P.F. NaBr < P.F. NaCl < P.F. NaF < < P.F. MgO c) P.F. MgO < P.F. NaBr < P.F. NaCl < < P.F. NaF d) P.F. NaF < P.F. NaCl < P.F. NaBr < < P.F. MgO e) P.F. NaBr < P.F. MgO < P.F. NaCl < < P.F. NaF Questão-04 - (PUC GO/2000/Julho) V(mL) 0 1 2 3 4 5 6 7 T (°C) 2 21..|| d qqK F = → t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES AULA 06 – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES 75 O ácido acético é um composto polar solúvel em água. Entretanto, o ácido acético é solúvel também em solventes apolares, como o hexano. Pode-se então afirmar que: 01. ( ) a solubilidade do ácido acético em água pode ser explicada porque entre as moléculas do ácido e da água são estabelecidas ligações (pontes) de hidrogênio; 02. ( ) a solubilidade do ácido acético em água também está relacionada com sua cadeia carbônica pequena. À medida que aumenta a cadeia carbônica do ácido carboxílico sua solubilidade em água diminui devido ao aumento da região hidrofóbica da molécula; 03. ( ) para explicar a solubilidade do ácido acético em hexano, considera-se a formação de dímeros, conforme mostrado a abaixo: Com essa disposição, as regiões apolares das moléculas do ácido se direcionam para o solvente que também é apolar; 04. ( ) a interação entre as moléculas apolares do hexano e a região apolar da molécula do ácido ocorre por forças do tipo dipolo permanente , muito menos intensas que as ligações (pontes) de hidrogênio; 05. ( ) a polaridade da molécula de água está relacionada com as ligações entre seus átomos, que são covalentes do tipo polar. Toda molécula cujos átomos unem-se por ligações covalentes polares, será polar; 06. ( ) a substituição de um átomo de hidrogênio ligado ao carbono por um grupo –OH não deverá alterar a solubilidade em hexano. Questão-05 - (UFAL/1999) Considere as seguintes substâncias químicas: H2, CH4, HI, H2S e H2O. Qual delas apresenta moléculas associadas por ponte de hidrogênio? a) H2 b) CH4 c) HI d) H2S e) H2O Questão-06 - (PUC PR/1999) O dióxido de carbono, presente na atmosfera e nos extintores de incêndio, apresenta ligação entre seus átomos do tipo ______ e suas moléculas estão unidas por ______. Os espaços acima são corretamente preenchidos pela alternativa: a) covalente apolar – atração dipolo-dipolo. 3 3CH C C CH _ _ _ ___ ___ _ O O H H O O t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES AULA 06 – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES 76 b) covalente polar – pontes de hidrogênio c) covalente polar – forças de Van der Waals. d) covalente polar – atração dipolo-dipolo. e) covalente apolar – forças de Van der Waals. Questão-07 - (Centec BA/1999) A interação representada na estrutura é: a) dipolo induzido. b) íon-dipolo c) dipolo-dipolo d) ponte de hidrogênio e) dipolo-hidrogênio Questão-08 - (UFRGS RS/1998) A intensificação das interações intermoleculares ocorre quando: a) a água entra em ebulição b) o vapor da água sofre condensação c) a água, sob altas temperaturas, decompõe-se em oxigênio e hidrogênio d) o vapor da água é aquecido e) o gelo sofre fusão Questão-09 - (UFMG/1997) H2S é gasoso e H2O é líquido, nas condições normais de temperatura e pressão. Com relação a essa diferença de fase, pode-se afirmar corretamente que: a) H2S é gasoso porque seus átomos se separam mais facilmente. b) H2O é líquido porque suas moléculas são mais fortemente ligadas entre si. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES AULA 06 – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES 77 c) H2O é líquido porque as ligações O – H, em cada uma das suas moléculas, são mais fortes do que as S – H. d) H2O é líquido porque tem moléculas maiores do que as H2S e) H2S é gasoso porque tem moléculas mais leves do que as H2O Questão-10 - (UFMG/1997) Três frascos denominados A, B e C contêm, respectivamente, NaCl(s), HNO3(L) e CO2(g). Em termos de forças intermoleculares, é correto afirmar que: a) em A observa-se força dipolo-dipolo. b) em B observa-se força eletrostática. c) em C observa-se força de Van der Waals. d) em A e B os compostos são apolares e) em B e C os compostos são polares Questão-11 - (UFGD MS/1996) A tensão superficial dos líquidos depende diretamente de processos de interações entre as moléculas, como por exemplo, pontes de hidrogênio. Qual das substâncias abaixo possui maior tensão superficial. a) benzeno b) octano c) tetracloreto de carbono d) éter etílico e) água Questão-12 - (PUC RS/1995) O oxigênio e o enxofre pertencem ao mesmo grupo da Tabela Periódica, combinam-se com o hidrogênio, formando, respectivamente, água e sulfeto de hidrogênio. Na temperatura ambiente, o sulfeto de hidrogênio é um gás e a água é líquida. Esse fato pode ser explicado considerando-se que: a) a água é um composto iônico. b) o sulfeto de hidrogênio é um composto covalente. c) o sulfeto de hidrogênio é um ácido fraco. d) ambos apresentam geometrias moleculares diferentes. e) ambos apresentam interações intermoleculares diferentes. Questão-13 - (UFPE/1995) Associe o tipo de ligação ou interação que possibilita a existência das substâncias listadas no estado sólido: t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES AULA 06 – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES 78 1. gelo. ( ) iônica 2. parafina. ( ) covalente 3. ferro. ( ) metálica 4. carbonato de cálcio. ( ) ponte de hidrogênio 5. diamante. ( ) Van der Waals Os números, lidos de cima para baixo, são: a) l, 2, 3, 4, 5. b) 4, 2, 3, 1, 5. c) 4, 5, 3, 1, 2. d) 4, 5, 3, 2, 1. e) 1, 2, 5, 3, 4. Questão-14 - (MOGI SP/1993) Correlacione os termos correspondentes nas duas colunas: I. interação dipolo-dipolo a) atração entre cátions e ânions II. ligação metálica b) atração entre moléculas apolares III. ligação iônica c) atração entre moléculas polares V. força de Van der Waals d) atração cátions elétrons a opção que apresenta somente associações corretas é: a) I-c; II-d; III-a; IV-b b) I-d; II-a; III-b; IV-c c) I-c; II-d; III-b; IV-a d) I-a; II-b; III-c; IV-d e) I-c;II-a; III-d; IV-a Questão-15 - (UFGD MS/2017) Desde 2012, a maioria dos veículos pesados fabricados no Brasil, como caminhões e ônibus, passaram a contar com a tecnologia SCR (do inglês Selective Catalyst Reduction). No escapamento destes veículos, os gases provenientes da combustão do óleo diesel entram em contato com um agente chamado de ARLA 32 (Agente Redutor Líquido Automotivo). O ARLA 32 é uma solução aquosa de ureia com concentração de 32,5% que atua na redução dos óxidos de nitrogênio (NOx) presentes nos gases de escape transformando-os em vapor de água e nitrogênio, inofensivos para o meio ambiente. Quando injetada no sistema de escape dos veículos, a solução é vaporizada e a ureia sofre uma decomposição representada pela equação seguinte: t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES AULA 06 – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES 79 Equação 1: Então, a amônia formada reage com os óxidos de nitrogênio conforme as equações abaixo: Equação 2: 6 NO + 4 NH3 5 N2 + 6 H2O Equação 3: 6 NO2 + 8 NH3 7 N2 + 12 H2O Analise as afirmativas abaixo sobre o texto indicado acima: I. Na Equação 1, são formados 3 mol de amônia para cada mol de ureia decomposto. II. Na Equação 2, o nitrogênio do NO ganha 2 elétrons e se reduz, formando N2. III. Na Equação 3, ocorre a oxidação do NO2 e a redução da amônia, formando N2 e água. IV. Nas Equações 2 e 3, o N2 é uma molécula diatômica na qual os átomos de nitrogênio estão hibridizados em sp. Marque a alternativa que apresenta as afirmativas corretas: a) I, apenas. b) I e III, apenas. c) II e III, apenas. d) II e IV, apenas. e) I, III e IV, apenas. Questão-16 - (IFSC/2016/Julho) Considere uma molécula formada por três átomos de dois tipos diferentes, ligados entre si por ligações covalentes, formando uma geometria angular. Com base nessas informações, assinale a alternativa CORRETA. → → t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES AULA 06 – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES 80 a) A descrição apresentada acima corresponde a uma molécula de dióxido de carbono, em que o carbono e o oxigênio formam ligações covalentes duplas entre si. b) A descrição é compatível com uma molécula de água, que pode estabelecer ligações intermoleculares de hidrogênio, quando moléculas dessa substância se encontram no estado líquido. c) A geometria angular indicada acima é também chamada geometria trigonal planar. d) A molécula de amônia corresponde à descrição apresentada, pois átomos de nitrogênio e hidrogênio estão unidos por ligações covalentes que formam um ângulo entre si. e) O CFC, gás responsável pela destruição da camada de ozônio, apresenta dois átomos de carbono e um átomo de flúor em geometria angular, de acordo com a descrição dada. Questão-17 - (UEM PR/2016/Julho) Assinale o que for correto. 01. O ânion SO42– apresenta geometria tetraédrica e hibridização do átomo central sp3. 02. O XeF2 apresenta geometria linear, e o XeF4 apresenta geometria quadrada planar. 04. O SO2 apresenta geometria angular com hibridização do átomo central sp2. 08. A molécula de água é polar, linear e com hibridização do átomo central sp2. 16. O SF6 tem geometria octaédrica e possui momento dipolar resultante igual a zero. Questão-18 - (UNIT AL/2016) Coceira e vermelhidão que aparecem na pele pode ser dermatite, uma reação inflamatória desencadeada pela histamina, que atinge até 15% das pessoas em todo o mundo e pode surgir em qualquer época da vida. A alergia de contato tem muito a ver com a exposição a certos produtos, como o sulfato de níquel II, NiSO4(s), presente em bijuterias. No tratamento, o primeiro passo é afastar os fatores irritantes e desencadeantes, os demais envolvem a hidratação adequada e contínua da pele e o controle da inflamação com medicamentos antialérgicos, como a dexclorfeniramina, um bloqueador dos receptores de histamina no cérebro, sob orientação e acompanhamento médico. Considerando-se as estruturas químicas da histamina e do antialérgico dexclorfeniramina, é correto afirmar: t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES AULA 06 – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES 81 a) A ligação entre o átomo de cloro e o átomo de carbono do núcleo aromático é do tipo p-sp3. b) A histamina possui quatro pares de elétrons não ligantes disponíveis para reagir com bases fortes. c) O átomo de hidrogênio está posicionado abaixo do plano da folha de papel que contém o desenho da estrutura química do antialérgico. d) A histamina, agente desencadeante de alergia é um ácido orgânico produtor de irritação e de inflamação da pele. e) O antialérgico, ao reagir com a água, forma o grupo de estrutura geométrica semelhante à de um tetraédro. Questão-19 - (UNEB BA/2016) Até recentemente, a Nasa enfrentou uma aguda escassez de plutônio, o que comprometeu suas futuras missões ao espaço incomensurável. Em 2013, o Departamento de Energia dos EUA anunciou, após uma pausa de 25 anos, que reiniciaria a produção de plutônio-238, a espinha dorsal das baterias nucleares de longa duração, que têm alimentado numerosas missões desde 1969. A escassez de plutônio mais o pequeno estoque existente mal atendem às missões planetárias para as gélidas luas de Júpiter e Saturno, planejadas para a próxima década. Por essa razão, a Nasa tem estudado alternativas e, recentemente, demonstrou interesse em uma tecnologia que tem propulsionado torpedos da Marinha dos EUA. A Marinha começou a experimentar com os chamados Sistemas de propulsão de Energia Química Armazenada (SCEPS) na década de 1920, mas foi só nos anos 1980 que engenheiros da Universidade da Pensilvânia adaptaram a tecnologia para ogivas capazes de ir rápido e fundo o suficiente em sua caça a submarinos soviéticos. O sistema SCEPS aproveita a reação química de dois reagentes que permanecem armazenados e separados até serem necessários. Em torpedos, o sistema normalmente mantém sua energia em reserva como um bloco sólido de lítio e um tanque do gás inerte hexafluoreto de enxofre. Quando acionada, a reação dos dois materiais gera calor, que gira a turbina a vapor da arma para produzir milhares de quilowatts (kW) de energia. O engenheiro de sistemas espaciais da Universidade da Pensilvânia propôs uma missão de demonstração para Vênus, onde uma sonda robótica de pouso, alimentada pelo sistema SCEPS, aproveitaria o dióxido de carbono atmosférico do planeta para reagir com o lítio. O calor resultante poderia acionar um gerador elétrico para produzir energia equivalente a cerca de três lâmpadas, uma reserva, ou receita considerável para missões espaciais. (HSU, 2015, p. 16). HSU, Jeremy. Baterias espaciais sem plutônio. Scientific American Brasil. São Paulo: Segmento, ano 14, n. 163, dez. 2015. Considerando-se as informações do texto, a massa molar média do ar igual a 28,9g/mol, relacionadas aos conhecimentos de Química, é correto afirmar: 01. Os átomos de plutônio 238 e 239 possuem configurações eletrônicas diferentes. 02. A molécula SF6 possui dois pares não ligantes em torno do átomo central de enxofre. 03. O hexafluoreto de enxofre gasoso é, aproximadamente, 5,1 vezes mais denso que o ar. 04. O plutônio é um elemento químico mais redutor que o lítio, e, consequentemente, é utilizado em baterias espaciais. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES AULA 06 – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES 82 05. O produto da reação química entre lítio e dióxido de carbono, na presença de água, é o carbonato de lítio, representado pela fórmula molecular LiCO3. Questão-20- (ESCS DF/2015) O termo globalização refere-se à intensificação da integração econômica, social, cultural e política entre países. Nas últimas décadas, a globalização tem sido impulsionada pelo barateamento dos meios de transporte e de comunicação. No entanto, a globalização pode causar efeitos adversos à sociedade, especialmente nos casos de aumento do risco de disseminação de algumas doenças relacionadas a agentes infecciosos, como os vírus. Atualmente, governos de diversos países e especialistas da comunidade científica mundial têm envidado esforços na tentativa de impedir que a epidemia do vírus ebola se propague por meio de passageiros infectados que viajam da África para outros países. O vírus ebola tem um genoma constituído por uma pequena cadeia de RNA, cuja degradação moderada forma unidades monoméricas denominadas nucleotídeos, conforme estrutura apresentada na figura a seguir. De acordo com a teoria da repulsão dos pares de elétrons de valência, a orientação dos átomos de oxigênio do grupo fosfato dos nucleotídeos do RNA, em torno do átomo de fósforo, ocorre de acordo com os vértices de a) uma pirâmide trigonal. b) um tetraedro. c) uma gangorra. d) um quadrado. Questão-21 - (Mackenzie SP/2015/Janeiro) Os gases do efeito estufa envolvem a Terra e fazem par te da atmosfera. Estes gases absorvem parte da radiação infravermelha refletida pela superfície terrestre, impedindo que a radiação escape para o espaço e aquecendo a superfície da Terra. Atualmente são seis os gases considerados como causadores do efeito estufa: dióxido de carbono (CO2), metano (CH4), óxido nitroso (N2O), clorofluorcarbonetos (CFCs), hidrofluorcarbonetos (HFCs), e hexafluoreto de enxofre (SF6). Segundo o Painel Intergovernamental de mudanças do Clima, o CO2 é o principal “culpado” pelo aquecimento global, sendo o gás mais emitido (aproximadamente 77%) pelas atividades humanas. No Brasil, cerca de 75% das emissões de gases do efeito estufa são causadas pelo desmatamento, sendo o principal alvo a ser mitigado pelas políticas públicas. No mundo, as emissões de CO2 provenientes do desmatamento equivalem a 17% do total. O hexafluoreto de enxofre (SF6) é o gás com maior poder de aquecimento global, sendo 23.900 vezes mais t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES AULA 06 – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES 83 ativo no efeito estufa do que o CO2. Em conjunto, os gases fluoretados são responsáveis por 1,1% das emissões totais de gases do efeito estufa. http://www.institutocarbonobrasil.org.br/mudancas_climaticas/gases_do_efeito_estufa A respeito dos gases citados no texto, de acordo com a teoria da repulsão dos pares eletrônicos da camada de valência (VSEPR), é correto afirmar que as moléculas Dados: números atômicos (Z): H = 1, C = 6, N = 7, O = 8, F = 9 e S = 16. a) do metano e do gás carbônico apresentam geometria tetraédrica. b) do óxido nitroso e do gás carbônico apresentam geometria angular. c) do hexafluoreto de enxofre apresentam geometria linear. d) do metano apresentam geometria tetraédrica e as do gás carbônico são lineares. e) do óxido nitroso têm geometria angular e as do metano são lineares. Questão-22 - (UESB BA/2015) A teoria da repulsão dos pares eletrônicos da camada de valência de Ronald Gillespie ampliou a explicação das estruturas tridimensionais de moléculas, desenvolvendo assim as representações de Lewis. A teoria explica não só essas estruturas, como também as representações e repulsões de pares eletrônicos ligantes e não ligantes. Levando-se em consideração os conhecimentos sobre a teoria da repulsão dos pares eletrônicos da camada de valência, é correto afirmar: 01. A forma geométrica do íon é linear e diferente da molécula da água, que é angular. 02. O íon tem forma geométrica piramidal com um par de elétrons não ligante no átomo central. 03. O arranjo piramidal do íon permite a menor repulsão entre os pares eletrônicos na estrutura. 04. Os ângulos entre as ligações do átomo de nitrogênio com os de oxigênio no íon são menores que 90º. 05. O par de elétrons não ligante na molécula de amônia NH3 exerce menor repulsão em relação aos demais pares ligantes. Questão-23 - (UEM PR/2015/Julho) Assinale o que for correto. 01. Um composto iônico, quando sólido, se organiza na forma de retículos cristalinos os quais são constituídos por estruturas tridimensionais de cátions e ânions se atraindo mutuamente. 02. O BeCl2 e o BH3 são compostos puramente iônicos. − 2NH − 3SnCl −2 3CO − 3NO t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES AULA 06 – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES 84 04. O ClF3 apresenta geometria molecular em forma de T, enquanto o SF4 em forma de gangorra. 08. O ânion NO apresenta geometria trigonal plana e hibridação do átomo central sp2. 16. A ligação metálica só ocorre com metais da mesma família. Questão-24 - (UEM PR/2015/Julho) Assinale o que for correto. 01. Considerando que o contorno da forma geométrica de um orbital do tipo s pudesse ser definido com nitidez e tivesse raio R, seu volume seria dado por . 02. As moléculas de PCl5 e BrF5 apresentam a mesma forma geométrica espacial. 04. Pelo fato de os orbitais p serem ortogonais, depois de formada uma ligação sigma entre dois átomos A e B, é impossível que haja a formação de uma segunda ligação sigma entre esses átomos. 08. O ciclobutano possui geometria planar e apresenta uma forma geométrica espacial cuja área é dada por a2, onde a seria a distância mais curta entre dois átomos de carbono. 16. A área da figura geométrica formada pela molécula de BCl3 é dada por , onde a seria a aresta. Questão-25 - (UniRV GO/2015/Janeiro) Os gases nobres são assim chamados em referência à classe medieval da nobreza, pois não se misturava com a plebe. Estes gases fazem parte dos constituintes menos abundantes da natureza e por séculos foram considerados inertes por não reagirem com nenhum outro elemento, mas esta história mudou em 1962 quando o química Neil Barlett preparou o primeiro composto de gás nobre. Baseando-se nos gases nobres e seus compostos, analise as alternativas e marque V para verdadeiro e F para Falso. a) O composto tetrafluoreto de xenônio tem a mesma polaridade que o tetracloreto de carbono, pois ambos os compostos possuem a mesma geometria tetraédrica. b) Independente do gás nobre estar no estado fundamental ou na forma de composto, todos eles apresentam a configuração ns2np6 (onde n é o período do referido gás nobre). c) Apesar dos compostos trifluoreto de boro e trifluoreto de argônio apresentarem geometrias diferentes ambos terão reatividades iguais. d) Um composto de gás nobre só será formado e ficará estável (pelo menos por alguns segundos) somente se a variação de entalpia da reação de formação for menor que zero. Questão-26 - (UFG GO/2014/1ªFase) Considerando-se o modelo de repulsão dos pares de elétrons da camada de valência (do inglês, VSEPR), as moléculas que apresentam geometria linear, trigonal plana, piramidal e tetraédrica são, respectivamente, − 3 3 3R 3 4 3a 2 t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES AULA 06 – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES 85 a) SO2, PF3, NH3 e CH4 b) BeH2, BF3, PF3 e SiH4 c) SO2, BF3, PF3 e CH4 d) CO2, PF3, NH3 e CCl4 e) BeH2, BF3, NH3 e SF4 Questão-27 - (UFG GO/2014/1ªFase) As substâncias poliatômicas podem ser representadas por estruturas geométricas, as quais são definidas de acordo com as propriedades químicas dos elementos. Em uma estrutura octaédrica formada pelos elementos genéricos X e Y, onde o comprimento da ligação X – Y é igual a 5 nm (1 nm = 1x10–9 m), a seçãoque a divide em duas pirâmides regulares está representada na figura a seguir. Desprezando-se os efeitos de atração e repulsão, a distância aproximada entre os elementos Y e um exemplo de fórmula molecular que apresente a estrutura geométrica abordada são, respectivamente, a) 5 nm e SF6 b) 5 nm e CH4 c) 7 nm e SF6 d) 7 nm e NH3 e) 7 nm e CH4 Questão-28 - (ESCS DF/2014) Grande parte das reações que ocorrem nos organismos vivos envolve a transferência de elétrons, a exemplo da reação do oxaloacetato com a coenzima NADH, apresentada a seguir, em que R representa uma cadeia carbônica. Na tabela, são apresentados os potenciais padrão de redução das semirreações envolvidas. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES AULA 06 – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES 86 Com relação à disposição espacial dos átomos nas espécies envolvidas na reação e à luz da Teoria da Repulsão dos Pares de Elétrons de Valência, assinale a opção correta. a) No íon NAD+, os dois átomos de nitrogênio têm seus três ligantes dispostos de acordo com os vértices de uma pirâmide trigonal. b) No íon NAD+, há pelo menos 12 átomos dispostos em um mesmo plano. c) No íon oxaloacetato, todos os átomos se encontram em um mesmo plano. d) No íon malato, as ligações do oxigênio do grupo hidroxila formam, entre si, um ângulo de 180 graus. Questão-29 - (UEPA/2014) “Tão complexas quanto a química da vida, as condições para o bom crescimento das plantas, geralmente, se resume em três números: 19, 12 e 5. Eles representam as porcentagens de nitrogênio, fósforo e potássio impressas em destaque em quase todas as embalagens de fertilizante. No século 20, esses três nutrientes permitiram que a agricultura aumentasse a produtividade e que a população mundial crescesse seis vezes mais. Mas qual a fonte desses nutrientes? O nitrogênio vem do ar, mas o fósforo e o potássio são extraídos de minas. As reservas de potássio são suficientes para séculos, mas com o fósforo a situação é diferente. O principal componente dos fertilizantes, o fósforo é pouco valorizado e tem reservas para apenas algumas décadas. É provável que os suprimentos disponíveis de imediato comecem a esgotar-se no final deste século, o esgotamento das fontes deste mineral causaria um colapso na produção mundial de alimentos pela agricultura. Muitos estudiosos dizem que, quando isso acontecer, a população terá alcançado um pico além do que o planeta pode suportar em termos de sustentabilidade. (Extraído e adaptado de: VACARY. David A. Solos desnutridos, Scientific American Brasil Aula aberta. Ed Duetto. 2012).” Com relação aos elementos químicos destacados no texto e analisando a tabela periódica é correto afirmar que: a) a espécie NH3 possui uma estrutura geométrica trigonal plana. b) o elemento químico P é um calcogênio e a espécie PH3 é um sal. c) o elemento químico K é um metal alcalino e sua base KOH é uma base fraca. d) a configuração eletrônica: 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p7 pertence ao elemento químico 19K. e) o elemento químico N possui maior eletronegatividade que o elemento químico P. N R NH2 OH H + -O O O O O- + H+ NADH oxaloacetato malato NAD+ -O O OH O O- + N+ R NH2 O t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES AULA 06 – GEOMETRIA, POLARIDADE E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES 87 Questão-30 - (UCS RS/2014/Julho) O hexafluoreto de enxofre (SF6) é um gás incolor, inodoro, não inflamável e inerte utilizado como isolante em transformadores de alta tensão elétrica e em equipamentos de distribuição de eletricidade. A respeito do SF6 é correto afirmar que a) é uma substância apolar, constituída de ligações covalentes polares. b) apresenta geometria molecular bipirâmide trigonal. c) apresenta átomos de flúor e de enxofre unidos entre si por meio de ligações iônicas. d) tem geometria molecular idêntica à da amônia e momento dipolar diferente de zero. e) é uma substância simples. 7. GABARITO NÃO COMENTADO DAS QUESTÕES DIFÍCEIS 1) A 2) E 3) B 4) 01-V 02-V 03-V 04-F 05-F 06-F 5) E 6) C 7) D 8) B 9) B 10) C 11) E 12) E 13) C 14) A 15) D 16) B 17) 23 18) E 19) 03 20) B 21) D 22) 02 23) 13 24) 28 25) FFFF 26) B 27) C 28) B 29) E 30) A 8. CONSIDERAÇÕES FINAIS DAS AULAS Mais uma aula finalizada com sucesso! Parabéns! A linha de chegada está cada vez mais próxima. Esforço hoje, comemoração amanhã! Se, ao longo desta aula, você percebeu que precisa de uma explicação mais detalhada e aprofundada em algum ponto da matéria não deixe de me procurar, assim você aprende e nós crescemos juntos. Agora é hora de dar aquela relaxada, respirar fundo e... continuar seus estudos resolvendo as questões do Caderno de Questões (pensou mesmo que tinha acabado?! Não, né!) Grande abraço e até a próxima aula. t.me/CursosDesignTelegramhub