Química Geral: Aula 13 (Interações entre partículas) - Prof. Gilson de Freitas Silva

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Universidade Federal de Minas Gerais 
Instituto de Ciências Exatas 
Departamento de Química 
Interações Interpartículas: 
Interações de van der Waals, 
Sólidos e Líquidos 
Prof. Gilson de Freitas Silva 
 Capítulo 5: 5.1 a 5.12 (Atkins et al) 
 Capítulo 6: 6.1, 6.5, 6.12 e 6.13 (Atkins et al) 
 Capítulo 9: 9.8 a 9.13 (Atkins et al) 
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Figure 09.01c 
Representação de Lewis, Geometria, Arranjo e Polaridade 
3 
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 = 1,855 D 
5 
 = 0  = 1,633 D 
 = 0  = 0,60 D  = 0,235 D 
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Interações Interpartículas – Interações de Van der Waals 
 Interações interpartículas vs ligações químicas 
 Interações interpartículas são muito mais fracas do que as ligações 
químicas (por exemplo, 16 kJ mol-1 versus 431 kJ mol-1 para o HCl). 
Sugestão: http://www.qmc.ufsc.br/qmcweb/artigos/forcas_intermoleculares.html. 
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 Interações interpartículas dependem da distância entre as 
partículas. 
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 Interações íon-dipolo (formação de soluções) 
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 Alguns fatores devem ser avaliados: 
 Interações soluto-soluto. 
 Interações solvente-solvente. 
 Interações soluto-solvente. 
 
 Avaliação da variação de energia do processo. 
Por que uma solução é formada? 
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Preparando uma Solução de NaCl em H2O 
 As ligações de hidrogênio da 
água têm que ser rompidas. 
 O NaCl se dissocia em Na+ e 
Cl‒. 
 Formam-se interações entre 
os íons e as moléculas de 
H2O. 
 Como o solvente é a água, os 
íons ficam hidratados. 
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Entalpia de Dissolução 
E
n
ta
lp
ia
 
Sólido 
Solução 
ΔHrede 
ΔHhidratação 
E
n
ta
lp
ia
 
Sólido 
Solução 
ΔHrede 
Δhhidratação 
Processo Exotérmico 
DHsolução = DHrede + DHhidratação 
Processo Endotérmico 
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Entalpias de hidratação (ΔHhidratação), entalpias de rede (ΔHrede) 
e entalpias de solução para alguns halogenetos, em kJ mol-1 
Composto ΔHrede ΔHhidratação ΔHsolução 
 
Solubilidade 
(g/100 g de H2O) 
LiCl + 861 - 898 ‒ 37 84,5 
NaCl + 787 - 784 + 3 36,0 
KCl + 717 - 701 + 16 35,5 
LiBr + 818 - 867 ‒ 49 181 
NaBr + 751 - 753 ‒ 2 94,6 
KBr + 689 - 670 + 19 67,8 
KI + 645 - 657 ‒ 12 148 
AgCl + 916 - 850 + 66 2,54  10-9 
∆Gsolução = ∆Hsolução – T∆Ssolução 
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Fatores que afetam a solubilidade 
 Interações Soluto-Solvente 
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 Temperatura 
∆Gsol = ∆Hsol – T∆Ssol 
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 Temperatura e Pressão (Gases) 
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 Ligação de Hidrogênio 
17 
 Ligação de Hidrogênio 
18 
 Ligação de Hidrogênio 
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 Interações dipolo-dipolo 
Substância 
Massa Molar 
(g mol-1) 
Momento de 
Dipolo,  (D) 
Temperatura de 
Ebulição (K) 
Propano, CH3CH2CH3 44 0,1 231 
Éter dimetílico, CH3OCH3 46 1,3 248 
Cloreto de metila, CH3Cl 50 1,9 249 
Acetaldeído, CH3CHO 44 2,7 294 
Acetonitrila, CH3CN 41 3,9 355 
Substância T.E. (0C) 
HF 20 
HCl - 85 
HBr - 67 
HI - 35 
20 
 Interações dipolo instantâneo-dipolo induzido 
n-pentano 
T.E. = 309,4 K 
Neopentano 
T.E. = 282,7 K 
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Substância Massa Molar (g mol-1) Temperatura de Ebulição (K) 
F2 38,0 85,1 
Cl2 71,0 238,6 
Br2 159,8 332,0 
I2 253,8 457,6 
He 4,0 4,6 
Ne 20,2 27,3 
Ar 39,9 87,5 
Kr 83,8 120,9 
Xe 131,3 166,1 
 Interações dipolo instantâneo-dipolo induzido 
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 Interações dipolo-dipolo induzido (soluções) 
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Algumas Propriedades dos Líquidos 
 Viscosidade: Forças de Adesão e Coesão 
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 Tensão Superficial 
A tensão superficial é um efeito físico que ocorre na interface entre duas fases. Esta 
propriedade é causada pelas forças de coesão entre moléculas, cuja resultante 
vetorial é diferente na interface. 
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 Unidade formadora: íons. 
 São duros, quebradiços, apresentam temperaturas de fusão e 
ebulição relativamente elevadas e condutividade ruim. 
Sólidos Iônicos 
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 Unidade formadora: átomos. 
 São geralmente muito duros, apresentam temperaturas de fusão e 
ebulição relativamente muito elevadas e condutividade ruim (grafite). 
Sólidos Covalentes 
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Sólidos Covalentes 
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Sólidos Covalentes 
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 Unidade formadora: moléculas. 
 São normalmente macios, apresentam temperaturas de fusão e 
ebulição relativamente baixas e condutividade ruim. 
 
Sólidos Moleculares 
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 Unidade formadora: átomos. 
 Podem ser macios ou duros, apresentam temperaturas de fusão e 
ebulição relativamente elevadas, boa condutividade elétrica e 
térmica, são maleáveis e dúcteis. 
 
Sólidos Metálicos 
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Ligação Química em Metais 
 Algumas propriedades dos metais: 
 condução eletrônica 
 condução térmica 
 maleabilidade 
Mobilidade dos elétrons de valência pela 
estrutura. 
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Ligação Química em Metais 
Modelo do gás eletrônico (Drude-Lorenz) 
 
 Retículo de esferas rígidas (cátions) – forma arranjos 
cristalinos compactos. 
 Elétrons mais externos se encontram muito longe do núcleo. 
 Os metais possuem baixa energia de ionização (tornam-se 
cátions facilmente). 
 A força de coesão seria resultante da atração entre os 
“cátions” no reticulado e a nuvem eletrônica deslocalizada. 
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Teoria de Bandas 
 A sobreposição de infinitos orbitais atômicos em um sólido, produz 
infinitos orbitais moleculares com energias muito próximas formando uma 
banda praticamente contínua de níveis de energia. 
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 Considerando orbitais semi-preenchidos: Li(s), Na(s) 
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 Nível de Fermi: níveis eletrônicos de maior energia 
ocupados em um sólido à T > 0 K. 
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 Considerando orbitais preenchidos: Be(s) 
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Condutores, Semicondutores e Isolantes 
 Quatro tipos de bandas são possíveis: 
condutores isolantes semi-
condutores 
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Condutores, Semicondutores e Isolantes 
Classificação Condutividade (S m-1) 
Condutor 107 – 105 
Semicondutor 10-6 – 104 
Isolante 10-10 – 10-20 
 = l / A  R 
 = condutividade 
l = comprimento 
A = área 
R = resistência 
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Intrínsecos 
 
Não contém impurezas em 
quantidades suficientes 
para alterar suas 
propriedades. 
Extrínsecos 
 
Contém pequenas quantidades de 
outras substâncias que podem 
modificar consideravelmente as 
propriedades do material. 
Semicondutores 
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Semicondutores do tipo n e p 
 Dopagem com elementos que 
possuem mais elétrons em relação 
à matriz (dopagem de Si com As). 
 Dopagem com elementos que 
possuem menos elétrons em relação 
à matriz (dopagem de Si com B). 
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Revisando Conceitos... 
Exercício 1. Classifique cada um dos seguintes sólidos como: iônico, 
molecular, covalente ou metálico. Indique a unidade formadora em cada 
caso. 
a) Quartzo b) Mármore (CaCO3) c) Gelo seco (CO2) 
d) Sacarose e) Latão f) Pirita de ferro 
 
Exercício 02. Explique as seguintes observações experimentais. 
a) A pressão de vapor do dietil-éter (C2H5OC2H5) é maior do que a da água. 
b) A viscosidade da glicerina (HOCH2CHOHCH2OH) é superior à 
viscosidade da água. 
c) A temperatura de ebulição da água é superior à temperatura de ebulição 
do etanol.