Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
Patrícia Horn Ferreira de Lima Química Geral e Inorgânica 1 1- ESTRUTURA ATÔMICA - A primeira idéia do átomo: LEUCIPO E DEMÓCRITO (450 a.C.) não chegaram a estudar o átomo, simplesmente propuseram sua existência. - A evolução atômica Modelo Atômico de John Dalton (1808) 1) O átomo é uma partícula maciça, indivisível e indestrutível. 2)Toda espécie de matéria é formada de átomos. Átomos de Átomos de Carbono Hélio 3)Átomo de um mesmo elemento químico são iguais em todas as suas propriedades. Se os átomos forem diferentes, suas propriedades físicas e químicas também serão diferentes. 4)Um composto é formado pela combinação de átomos de dois ou mais elementos que se unem entre si em várias proporções simples, sendo que cada átomo guarda a sua identidade química. Modelo Atômico de Joseph John Thomsom (1898) +- Átomo: esfera maciça de carga positiva tendo as cargas elétricas negativas (elétrons) homogeneamente distribuídos pela superfície dessa esfera. Essas cargas elétricas anulariam a carga positiva e, assim, o átomo seria neutro. Mais tarde, o cientista alemão Eugen Goldstein verificou que o átomo não seria uma esfera positiva, mas que tinha cargas positivas, denominadas por ele de prótons. Patrícia Horn Ferreira de Lima Química Geral e Inorgânica 2 Modelo Atômico de Ernest Rutherford (1911) Polônio Ouro Feixe de Partículas ZnS 1) O átomo apresenta mais espaço vazio do que preenchido. 2) A maior parte da massa do átomo está concentrada em uma pequena região central (núcleo), dotada de cargas elétricas +, os prótons. 3) Ao redor do núcleo, região denominada eletrosfera, estariam os elétrons, muito mais leves que os prótons e em movimento circular acelerado ao redor do núcleo (modelo planetário). Problema sugerido pelos físicos: cargas elétricas em movimento tendem a perder energia, levando os elétrons a chocarem com o núcleo, destruindo o átomo. Conclusão: novo modelo atômico teve de ser determinado. Modelo Atômico de Niel Bohr (1913) (prêmio Nobel em 1.922) 1) Os elétrons nos átomos movimentam-se ao redor do núcleo em trajetórias circulares, de energia quantizada e fixa, denominadas de camadas de energia ou níveis de energia: K, L, M, N, O, P e Q. Cada camada suporta um máximo de elétrons: NÍVEL 1 2 3 4 5 6 7 CAMADA K L M N O P Q Total de elétrons 2 8 18 32 32 18 8 Patrícia Horn Ferreira de Lima Química Geral e Inorgânica 3 K L M N O P Q 2 8 18 32 32 18 8 2) Não é permitido a nenhum elétron permanecer entre dois desses níveis. Ao absorver energia extra, o elétron muda para uma camada mais energética e, ao retornar a sua camada origem, libera essa energia na forma de onda eletromagnética (luz). Elétron Absorvendo Energia Elétron Liberando Energia (luz) Observe que para cada "pulo" dado pelo elétron, existe uma certa quantidade de energia envolvida (absorvida). Quando liberada no regresso do elétron, essa energia transforma-se em LUZ, visível ou não. Algum tempo depois, descobriu-se que cada camada possuía subcamadas (ou subníveis) de energia. Essas subcamadas, foram descritas como: subnível s, subnível p, subnível d e subnível f. Subnível s Subnível p Forma esférica Forma de alteres Essas representações indicam a máxima probabilidade de se encontrar o elétron, não se preocupando em determinar sua velocidade nem sua posição exata. Patrícia Horn Ferreira de Lima Química Geral e Inorgânica 4 Essa região de máxima probabilidade é conhecida por orbital e cada subnível tem uma quantidade máxima de orbitais: Subnível Quantidade máxima De orbitais s 1, na forma esférica p 3, na forma de alteres d 5, na forma de alteres f 7, na forma de alteres Cada orbital suporta, no máximo, 2 elétrons: Subnível Quantidade máxima De orbitais Quantidade Máxima de Elétrons s 1 2 p 3 6 d 5 10 f 7 14 No final teremos a representação: s 2 , p 6 , d 10 e f 14 . Como os subníveis estão localizados nos níveis: Nº Máximo De elétrons Na camada Camada Nível Subnível(is) Presente(s) na camada s 2 p 4 d 10 f 14 2 K 1 s 8 L 2 s p 18 M 3 s p d 32 N 4 s p d f 32 O 5 s p d f 18 P 6 s p d 8 Q 7 s p Para facilitar a representação dessa ordem crescente de energia, foi proposto um diagrama pelo cientista norte-americano Linus Carl Pauling (prêmio Nobel em 1954 -Química- e em 1962-Paz), conforme se segue: Diagrama de Linus Pauling Patrícia Horn Ferreira de Lima Química Geral e Inorgânica 5 ORDEM CRESCENTE DE ENERGIA DOS SUBNÍVEIS 1s 2 < 2s 2 < 2p 6 < 3s 2 < 3p 6 < 4s 2 < 3d 10 < 4p 6 < 5s 2 < 4d 10 < 5p 6 < 6s 2 < 4f 14 < 5d 10 < 6p 6 < 7s 2 < 5f 14 < 6d 10 < 7p 6 Indica em qual nível de energia está o elétron Indica em qual subnível de energia está o elétron Indica a quantidade de elétrons no subnível DISTRIBUIÇÃO ELETRÔNICA NOS ÁTOMOS NEUTROS Átomo neutro: prótons = elétrons É uma tendência natural buscar-se a estabilidade adquirindo menor energia. Os elétrons, ao preencherem os subníveis de energia, iniciam o preenchimento pelos orbitais menos energéticos, isto é, aqueles que estão mais próximos ao núcleo. Quando isso ocorre, dizemos que o átomo está em seu estado fundamental. Considerando um átomo com 23 elétrons, teremos: Distribuição nos subníveis de energia: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 3 Distribuição nos níveis de energia: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 3 K-2 L-8 M-11 N-2 ATENÇÃO: Se a distribuição eletrônica terminar em s 2 d 4 ou em s 2 d 9 , mudar para s 1 d 5 e s 1 d 10 , respectivamente. Observe: 24Cr 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 4 MUDAR A DISTRIBUIÇÃO PARA 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1 3d 5 29Cu 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 9 MUDAR A DISTRIBUIÇÃO PARA 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1 3d 10 DISTRIBUIÇÃO ELETRÔNICA NOS ÍONS Íon: espécie química que perdeu ou ganhou elétrons, carregado eletricamente com carga negativa (se receber elétrons) ou com carga positiva (se perder elétrons). Assim, o íon difere de um átomo neutro apenas na quantidade de elétrons. Fazendo a distribuição para o íon 29Cu 3+ (perdeu 3 elétrons): Patrícia Horn Ferreira de Lima Química Geral e Inorgânica 6 Cu: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1 3d 10 (4s pertence à camada de maior energia, nesse átomo) O 29Cu 3+ tem configuração: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 8 . Fazendo a distribuição para o íon 23V 1- (ganhou 1 elétron): V: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 3 (4s pertence à camada de maior energia, nesse átomo) 23V 1- tem configuração: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 4 . IMPORTANTE: O íon positivo recebe o nome de CÁTION. O íon negativo recebe o nome de ÂNION. AS PARTÍCULASSUBATÔMICAS Em 1.932, o inglês James Chadwick descobriu uma outra partícula subatômica de massa muito próxima à do próton, porém sem carga elétrica. Essa partícula, que passou a ser chamada de nêutron, localiza-se no núcleo do átomo, juntamente com os prótons. Hoje, acreditava-se que o nêutron seja formado pela união de uma carga elétrica negativa (elétron) com uma carga positiva (próton). Elétron Massa Relativa: 0 Carga Relativa: - 1 Localização: Eletrosfera Simbologia: e-0 Próton Massa Relativa: 1 Carga Relativa: +1 Localização: Núcleo Simbologia: p+1 Nêutron Massa Relativa: 1 Carga Relativa: -1 Localização: Núcleo Simbologia: n01 Patrícia Horn Ferreira de Lima Química Geral e Inorgânica 7 NÚMERO ATÔMICO (Z) O número atômico representa a quantidade de prótons presentes no núcleo de um átomo. NÚMERO DE MASSA (A) O número de massa representa a soma de prótons e nêutrons presentes no núcleo de um átomo: A = p+ + nº ou A = Z + nº NOTAÇÃO DE UMA ESPÉCIE QUÍMICA Através da notação de uma espécie química podemos extrair vários dados acerca deles: Z, A, nº, P + , e - , configuração eletrônica... Átomo Neutro Z = 6 A = 12 nº = 6 p + = 6 e - = 6 Config. Eletrônica subníveis: 1s 2 2s 2 2p 2 Conf. Eletrônica níveis: K2 - L4 Cátion Perdeu 1 elétron Z = 11 A = 23 nº = 12 p + = 11 e - = 10 Config. Eletrônica subníveis: 1s 2 2s 2 2p 6 Conf. Eletrônica níveis: K2 - L8 Ânion Recebeu 1 elétron Z = 17 A = 35 nº = 18 p + = 17 e - = 18 Config. Eletrônica subníveis: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 Conf. Eletrônica níveis: K2 - L8 - M8 Revisando..... 1) Sabendo que o número atômico do oxigênio é 8 (8O), quantos prótons e elétrons apresenta o íon oxigênio 8O -2 ? Patrícia Horn Ferreira de Lima Química Geral e Inorgânica 8 2) Determine o número de nêutrons e o número de prótons nos cátions Fé +2 e Fé +3 obtidos a partir do átomo 26Fe 56 3) Quantos prótons e quantos elétrons apresenta o cátion 20Ca +2 ? EXERCÍCIOS 1-Dalton, na sua teoria atômica, propôs entre outras hipóteses que: a)“Os átomos são indivisíveis”. b)“Os átomos de um mesmo elemento são idênticos em massa”. Á luz dos conhecimentos atuais, quais as críticas que podem ser formuladas a cada uma dessas hipóteses? 2-Baseado em experiências Rutherford concluiu que a matéria é composta basicamente de vazios. Explique. 3- Qual a diferença entre átomos e íons? 4-O cátion do átomo de certo elemento bivalente tem 18 elétrons. Pergunta-se: a)A que família e período da classificação periódica pertence esse elemento? b)Qual a representação de seu átomo neutro? 5-O ânion bivalente derivado do átomo 16S 32 está presente no odor exalado por ovos podre. Sobre esse íon é correto afirmar que ele possui: _____elétrons ____prótons ____nêutrons Como você chegou a essa conclusão 6- Comente a afirmação: “todas as moléculas de água tem a mesma massa”. Essa afirmação é verdadeira? Justifique. 7-Qual a grandeza que melhor caracteriza o átomo de um elemento químico? Justifique. Patrícia Horn Ferreira de Lima Química Geral e Inorgânica 9 2-ALÓTROPOS Alótropos do Carbono Grafita Cn (+ estável) Diamante Cn Fulereno C60 mole, conduz eletricidade muito duro, brilho intenso conduz eletricidade, lubrificante. Diamante grafite (mais estável) T=3500ºC. Grafite diamante P=100.000atm e T=2.000ºC, dando origem ao diamante sintético que não tem uma estrutura tão perfeita quanto à do diamante natural. Alótropos do Enxofre Enxofre rômbico S8 (+ estável) Enxofre monoclínico S8 Sólido e amarelo. É a forma mais estável Sólido e amarelo. Alótropos do Oxigênio Gás oxigênio O2 (+ estável) Ozônio O3 Essencial à vida. Bactericida, filtra os raios ultravioleta do sol. Alótropos do Fósforo Fórforo branco P4 Fósforo Vermelho Pn (+ estável) venenoso. vermelho, na lateral de caixa de fósforos. Patrícia Horn Ferreira de Lima Química Geral e Inorgânica 10 2.1 ISÓTOPOS São átomos com mesmo número atômico (mesma quantidade de prótons) e diferente massa. Átomos de um mesmo elemento podem ter diferentes números de massa porque eles podem ter diferentes números de nêutrons em seu núcleo. átomo 8O 16 8O 17 8O 18 Abundância natural % 99,76 0,04 0,20 RESUMO - ESTRUTURA ATÔMICA Um átomo é formado por um núcleo e por uma eletrosfera. O núcleo é composto por prótons, nêutrons e outras subpartículas. A eletrosfera é composta por elétrons. ÍONS Já sabemos, que dentre as partículas que formam os átomos os elétrons possuem carga negativa e os prótons, carga positiva. Assim, se o número de elétrons for igual ao número de prótons, a carga total do átomo será nula, pois a carga positiva de cada próton será compensada pela carga negativa do elétron correspondente. Dizemos que um átomo nessa situação está eletricamente neutro. Em determinadas circunstâncias, átomos podem ganhar ou perder elétrons. Quando isso acontece, sua carga total deixa de ser zero, ou seja, o átomo deixa de ser eletricamente neutro e passa a ser dotado de carga elétrica. Dizemos que o átomo se transformou em um íon. Patrícia Horn Ferreira de Lima Química Geral e Inorgânica 11 Se um átomo neutro recebe elétrons, passa a ficar com excesso de carga negativa, ou seja, se transforma em um íon negativo. Por outro lado, se um átomo neutro perde elétrons, passa a apresentar um excesso de prótons, isto é, se transforma em um íon positivo. LER O CAPÍTULO 5 DO LIVRO Química Geral v1 / John Russell (p. 205 a p. 221) EXERCÏCIOS 1-Quais são os números de prótons, de massa, de nêutrons e de elétrons de um átomo de potássio em seu estado normal? 2-O número de prótons, elétrons e nêutrons de um átomo de bromo são, respectivamente: 3-Quais são os números de prótons, elétrons e nêutrons do K +1 ? 4-Os isótopos do hidrogênio receberam os nomes de prótio (1H 1 ), deutério (1H 2 ), e trítio (1H 3 ). Nesses átomos os números de nêutrons são, respectivamente. 5- O que você entende por íon? 6-Como os princípios da dualidade e da incerteza modificaram a idéia de átomo? (Russel, 1994, p. 244) 7-Quais são os subníveis que formam a camada eletrônica L? 9- Qual a distribuição eletrônica, para o cátion Ba +2 ? Íon negativo é chamado de ânion. Íon positivo é chamado de cátion. Patrícia Horn Ferreira de Lima Química Geral e Inorgânica 12 3-CLASSIFICAÇÃO PERIODICA DOS ELEMENTOS Diversas tabelas periódicas foram feitas com a finalidade de classificar os elementos químicos conhecidos. A atual classificação periódica dos elementos foi praticamente elaborada pelo cientista russo Mendeleyev. Este colocou os elementos químicos na ordem crescente das massas atômicas. Com o surgimento do conceito de número atômico, o cientista inglês Moseley fez alguns arranjos na tabela proposta por Mendeleyev, colocando todos os elementos conhecidos em ordem crescente de números atômicos. A Lei de Moseley pode ser assim enunciada: “As propriedades dos elementos são funções periódicas de seusnúmeros atômicos”. 3.1. OS PERÍODOS Para os átomos conhecidos atualmente, o número máximo de camadas eletrônicas ou níveis de energia são sete. Por esse motivo, a atual tabela periódica possui sete períodos, que são as sete linhas horizontais da tabela. Já o número de colunas é 18. O período de um elemento corresponde ao número de camadas eletrônicas do átomo desse elemento. Se o ferro, por exemplo, está no quarto período da tabela periódica é porque o átomo de ferro possui 4 camadas. Patrícia Horn Ferreira de Lima Química Geral e Inorgânica 13 Assim, se você quer saber quantas camadas possui um determinado átomo, não há necessidade de fazer a sua configuração eletrônica, basta localizá-lo na tabela periódica, verificando qual é o seu período. A seguir, observe o nome e o número de elementos de cada período: 1 período: muito curto, com dois elementos (H e He). 2 período: curto, com oito elementos (do Li ao Ne). 3período: curto, com oito elementos (do na ao Ar). 4período: longo, com 18 elementos (do K ao Kr). 5período: longo, com 18 elementos (do Rb ao Xe). 6período: muito longo: com 32 elementos(do Cs ao Rn). 7período: incompleto: com 28 elementos. 3.2 FAMÍLIA OU GRUPO Como vimos, os elementos foram agrupados, segundo suas propriedades em grupos, como sucede com o flúor, o cloro e o bromo (três halogênios) ou com o magnésio, o cálcio e o bário (três metais alcalinos terrosos. Os principais grupos ou famílias são: grupo 1 A – metais alcalinos grupo 2 A – metais alcalinos terrosos grupo 3 A ou 13– família do Boro grupo 4 A ou 14 – família do carbono grupo 5 A ou 15 – família do nitrogênio grupo 6 A ou 16 –calcogênios grupo 7 A ou 17 – halogênios grupo 0 ou 18 – gases nobres Os elementos de uma mesma família apresentam propriedades semelhantes. Veja, a seguir alguns exemplos: Ex1. Metais alcalinos – 1 A – essa família tem 1 elétron na última camada. Esses metais são brancos como a prata, são leves (o lítio é o metal mais leve de toda a tabela periódica), causam queimaduras e fundem a baixas temperaturas. São chamados alcalinos porque, ao reagirem com a água, formam bases alcalinas. Patrícia Horn Ferreira de Lima Química Geral e Inorgânica 14 3.3 ELEMENTOS NATURAIS E ARTIFICIAIS Quase todos elementos químicos são naturais, ou seja, encontrados na natureza. Existem no ar atmosférico, no solo, na água ou constituindo as inúmeras substâncias existentes. Os elementos artificiais são aqueles produzidos em laboratório de pesquisa nuclear. Eles podem ser classificados em dois grupos, cisurânicos e transurânicos. Os elementos artificiais com número atômico menor do que o do URÂNIO são chamados de cisurânicos (apenas dois 43Tc e 61Pm), já os que têm número atômico maior são chamados de transurânicos. Todos os elementos localizados após o URÂNIO são artificiais. 3.4 CLASSIFICAÇÃO GERAL DOS ELEMENTOS De acordo com as suas características gerais, os elementos químicos podem ser classificados em quatro grupos: metais, ametais, semi-metais e gases nobres. Alguns autores preferem classificar o H isoladamente, mas vamos incluí-lo no grupo dos ametais ou não metais. GAZES NOBRES: ocupam a última coluna à direita na tabela periódica, denominada família 18 A ou 8 A. Podemos dizer que eles são quimicamente inertes, pois dificilmente combinam com outros elementos para formarem substâncias químicas. SEMI-METAIS: possuem propriedades intermediarias entre os metais e ametais. São todos sólidos nas condições ambientais. AMETAIS OU NÃO METAIS: estão situados entre os gases nobres e os semi-metais. Nas condições ambientais existem no estado sólido, liquido e gasoso. São maus condutores de calor e de eletricidade. METAIS: São todos os elementos químicos situados à esquerda dos semimetais, exceto o hidrogênio. Os lantanídeos e os actinídeos também são metais. O mercúrio é um metal liquido, enquanto os demais são sólidos nas condições ambientais. São bons condutores de eletricidade e calor; são dúcteis, maleáveis, tenazes e duros, isto é, podem ser reduzidos a fios, lâminas. 3.5 CLASSIFICAÇÃO DOS ELEMENTOS QUANTO AO SUBNÍVEL MAIS ENERGÉTICO Patrícia Horn Ferreira de Lima Química Geral e Inorgânica 15 Como já vimos, a tabela periódica está dividida em colunas, estas são denominadas de famílias ou grupos. Estas colunas estão subdivididas em colunas A e colunas B. De acordo com o subnível mais energético, que é o último da configuração eletrônica, os elementos químicos podem ser classificados em: Elementos representativos (s e p) Elementos de transição externa (d) Elementos de transição interna (f) EXERCÍCIOS 1-Um dos elementos químicos que tem se mostrado muito eficiente no combate ao câncer de próstata é o selênio. Com base na tabela periódica, os símbolos dos elementos com propriedades semelhantes são os.................................................. 2-O bromato de potássio, produto de aplicação controvertida na fabricação de pães, tem por fórmulas KBrO3. Os elementos que o constituem, na ordem indicada na fórmula, são pertencentes a que famílias? 3- Cite 3 elementos químicos que podem ser classificados como de transição externa: 4. LIGAÇÕES QUÍMICAS Os átomos dos elementos químicos combinam uns com os outros, sendo possível a formação de milhões de substâncias químicas diferentes entre si. Entretanto, alguns elementos dificilmente combinam com outros, porque seus átomos são estáveis. Esses elementos são os gases nobres, cujos átomos encontram-se isolados, constituindo em parte a atmosfera terrestre. A estabilidade de um átomo está relacionada com os elétrons de valência. Os átomos dos gases nobres são os únicos átomos neutros que possuem 8 elétrons de valência, ou seja, apresentam a última camada completa. até mesmo o He que possui somente dois elétrons é um átomo estável, pois a camada K comporta apenas 2 elétrons. Os átomos dos demais elementos possuem menos de 8 elétrons de valência, o que justifica a capacidade de combinação dos mesmos. Patrícia Horn Ferreira de Lima Química Geral e Inorgânica 16 4.1 TEORIA DO OCTETO : os átomos combinam uns com os outros na tendência de ficarem estáveis, isto é, adquirirem a configuração eletrônica dos gases nobres. Esta estabilidade é adquirida quando um átomo perde, ganha ou compartilha elétrons com outro átomo. 4.2 LIGAÇÃO IÔNICA OU ELETROVALENTE Ocorre entre: Ligação iônica: É a força que mantêm os íons unidos, depois que um átomo entrega definitivamente um, dois ou mais elétrons a outro átomo. Metal doa elétrons da última camada. Ametal recebe elétrons na última camada. Após a doação e recebimento de elétrons os metais se transformam em cátion (+) e os ametais em ânions (-), formando um composto iônico. As substâncias formadas por metais e ametais apresentam elevados pontos de fusão e de ebulição, conduzem corrente elétrica no estado liquido, mas não no estado sólido. FORMAÇÃO DE ÍONS E LIGAÇÃO IÔNICA : 11Na e 17Cl Ca e F (mineral fluorita do qual se obtem, industrialmente, o elemento fluor) K e O Al e O METAL AMETAL + METAL Hidrogênio + Patrícia Horn Ferreira de Lima Química Geral e Inorgânica 17 Al e F Mg e O Ca e H Na e H Explique com suas palavras porque o íon sódio (Na + ) é muito mais estável que o átomo de sódio (Na 0 ) ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________ 4.3 LIGAÇÃO COVALENTE OU MOLECULAR Nessa ligação os átomos não doam nem recebem elétrons, se unem pela formação de pares eletrônicos e assim adquirem a configuração de gás nobre, ou seja, 2 ou 8 elétrons na camada de valência. Assim, os elementos que fazem ligações covalentes são os ametais (incluindo o hidrogênio) e os semimetais. LIGAÇÃO COVALENTE NORMAL FÓRMULA ELETRÔNICA Cl e Cl FÓRMULA ESTRUTURAL FÓRMULA MOLECULAR H e H O e O Patrícia Horn Ferreira de Lima Química Geral e Inorgânica 18 N e N H e Cl H e O C e O H e S 4.4 LIGAÇÃO COVALENTE COORDENADA OU DATIVA Essa ligação é representada por um pequeno vetor e ocorre quando um dos átomos apresenta seu octeto completo e outro necessita completá-lo, adquirindo 2 elétrons. A ligação dativa é uma forma de representar átomos que se ligam por mecanismo um pouco diferente dos três aspectos vistos anteriormente. FÓRMULA ELETRÔNICA FÓRMULA ESTRUTURAL FÓRMULA MOLECULAR SO2 O3 H2SO4 HNO3 Patrícia Horn Ferreira de Lima Química Geral e Inorgânica 19 4.5 ALGUMAS EXCEÇÕES AO OCTETO Atualmente, os químicos têm o conhecimento da existência de muitas moléculas que não obedecem à regra do octeto. Observe algumas delas: 4.6 GEOMETRIA MOLECULAR Para prever a geometria de uma molécula há um método relativamente simples, divulgado por Ronald Gillespie na década de 60 do século passado, chamado de Teoria da Repulsão dos Pares Eletrônicos da Camada de Valência. 1° Escreva a fórmula eletrônica da substância e conte quantos “pares de elétrons” existem ao redor do átomo central. Entenda por pares de elétrons: uma ligação covalente simples, dupla, tripla ou dativa par de elétrons não usados em ligação 2° Escolha a disposição geométrica que distribua esses “pares de elétrons”, assegurando a máxima distância entre eles. 3° Apesar de serem os pares de elétrons que determinam a distribuição geométrica ao redor do átomo central, a geometria molecular é uma expressão da posição relativa dos núcleos dos átomos nela presente. 4 elétrons na camada de valência do Be 6 elétrons na camada de valência do B 7 elétrons na camada de valência do nitrogênio, esses compostos são muito instáveis, apresentam alta tendência de reagir quimicamente em busca de estabilidade. Patrícia Horn Ferreira de Lima Química Geral e Inorgânica 20 4.7 LIGAÇÀO COVALENTE POLAR E APOLAR A ligação covalente entre dois átomos, seja comum ou dativa, pode ser de dois tipos: POLAR e APOLAR. A ligação covalente polar ocorre entre átomos que possuem eletronegatividades diferentes. O átomo mais eletronegativo atrai o par eletrônico da ligação com maior intensidade, ficando cada átomo ligante polarizado com cargas elétricas de sinais contrários. Exemplo: HF Patrícia Horn Ferreira de Lima Química Geral e Inorgânica 21 Embora o par de elétrons esteja sendo compartilhado, ele se encontra mais deslocado no sentido do flúor. Dizemos que no flúor apareceu uma carga parcial negativa (simbolizada por -) e no hidrogênio uma carga parcial positiva (simbolizada por +). Assim, a ligação entre H e F é chamada de ligação covalente polar. Já a ligação covalente apolar ocorre entre átomos que possuem a mesma eletronegatividade. Como é o caso da molécula de H2. Dessa forma não ocorre a polarização da ligação e dizemos que se trata de uma ligação covalente apolar. ATENÇÃO: a polaridade de uma molécula com mais de dois átomos é expressa pelo vetor momento de dipolo resultante. Se ele for nulo, a molécula será apolar; caso contrário, será polar. Veja alguns exemplos: Alguns compostos polares e apolares importantes no nosso dia-a-dia: Compostos polares: metanol (ou álcool metílico CH3OH), álcool comum (etanol ou álcool etílico CH3CH2OH) e acetona( H3CCOCH3). Compostos apolares: derivados diretos do petróleo (gasolina, benzina, benzeno, querosene, óleo diesel, óleo lubrificante), óleos e gorduras de origem animal ou vegetal. 4.8 POLARIDADE E SOLUBILIDADE Substância polar tende a se dissolver bem em outra substância polar. Substância apolar tende a se dissolver bem em outra substância apolar. Exemplo: quando uma substância é polar e a outra é apolar, como no caso água-gasolina, não há tendência para solubilização. Semelhante dissolve semelhante Patrícia Horn Ferreira de Lima Química Geral e Inorgânica 22 EXERCÍCIOS: Diga quais dessas moléculas são polares e apolares: a) HBr b) F2 c) CH4 d) NH3 e) CCl4 f) H2S g) H2O h) CO2 5- LIGAÇÃO METÁLICA As substâncias metálicas conduzem a eletricidade tanto no estado sólido quanto no liquido. Na sua maioria, elas apresentam altos pontos de fusão e de ebulição. Assim, uma vez que os metais são bons condutores de corrente elétrica, é de se esperar que eles possuam em sua estrutura elétrons livres para se movimentar. Essa é uma das evidencias que conduziram à elaboração do modelo da ligação química existente nos metais. Os metais não exercem uma atração muito alta sobre os elétrons da sua última camada e, por isso, possuem alta tendência a perder elétrons. Dessa forma, um metal sólido é constituído por átomos metálicos em posições ordenadas com seus elétrons de valência livres para se movimentar por todo o metal. Assim, temos um “amontoado” organizado de íons metálicos positivos mergulhados num “mar de elétrons” livres. A regra do octeto não explica a ligação metálica. LIGAS METÁLICAS: é uma mistura de dois ou mais metais, ou de um ou mais metais com elementos não metálicos. As ligas metálicas mais importantes são: Ouro branco: contém 20 a 50 % de níquel Ouro 18 quilates: 18g de ouro + 6g de Ag ou Cu Ouro 12 quilates: 12g de ouro + 6g de Ag ou Cu Aço carbono ou comum: 98% de Fe + 2% de C Aço Inox: 74% de aço carbono + 18% de Cr + 8% de Ni Imã: 63% de Fe + 20% de Ni + 12% Al + 5% Co Bronze: 67% de Cu + 33% de Zn Amalgama: Hg + outros metais como Sn, Ag, Cu, Cd Solda elétrica: 67% de Pb + 33% de Sn Patrícia Horn Ferreira de Lima Química Geral e Inorgânica 23 6-FORÇAS INTERMOLECULARES São ligações que ocorrem entre moléculas. As moléculas se atraem e se repelem entre si, empregando forças de atração e repulsão, essas forças tem uma relação direta com as propriedades das moléculas e com a existência de diferentes estados físicos. Por exemplo: Porque o metanol (CH3OH) é líquido enquanto o metano (CH4) é um gás? Porque a água (H2O) é líquida enquanto o ácido sulfídrico (H2S) é um gás? Interações dipolo-dipolo Considere uma molécula de HCl. Devido a diferença de eletronegatividade entre H e Cl, essa molécula é polar. Sua extremidade negativa atrai a extremidade positiva de outra molécula vizinha, o mesmo ocorre em sua parte positiva, que interage atrativamente com a parte negativa de outra molécula vizinha. Essa força de atração entre os dipolos das moléculas é chamada de interação dipolo-dipolo, interação dipolo permanente ou ainda, interações dipolar. Assim, no HCl líquidoou sólido são essas foras que mantêm as moléculas unidas, o mesmo acontece em todas as substâncias polares. Interações tipo ponte de hidrogênio Quando em uma molécula, tivermos o H ligado a um dos três elementos mais eletronegativos (F, O, N), haverá uma grande polarização dessa ligação, o que acarretará na hidrogênio uma grande deficiência de elétrons. Essa deficiência leva o hidrogênio a interagir com o par de elétrons de outra molécula vizinha, resultando numa interação extraordinariamente forte entre as moléculas, chamada de pontes de hidrogênio. Trata-se de uma interação mais forte que as forças dipolo-dipolo. Na água, no ácido fluorídrico e na amônia, líquidos ou sólidos, são essas forças que mantêm as moléculas unidas. Patrícia Horn Ferreira de Lima Química Geral e Inorgânica 24 Interações dipolo induzido Considere uma molécula apolar. Ela possui uma nuvem de elétrons em contínuo movimento. Se durante uma pequena fração de segundos, essa nuvem eletrônica estiver um pouco mais deslocada para um dos extremos da molécula, podemos dizer que foi criado um dipolo instantâneo, ou seja, por um pequeno espaço de tempo apareceram dois pólos na molécula. Essas interações são também conhecidas como forças de London. Na verdade, elas ocorrem em todas as substâncias – polares ou apolares – sendo de grande importância nas substâncias apolares. Apesar de fracas, são o único tipo de interação intermolecular que ocorre entre suas moléculas. As forças de london aumenta com o número de elétrons em uma molécula. Isso explica porque as diferenças de estado físico observada para os halogênios diatômicos. O Cl2 e o F2 são gases, o Br2 é líquido e o I2 é sólido a temperatura ambiente. Outro exemplo é a diferença observada entre o butano (um dos componentes da gás da cozinha) e o heptano (um dos componentes da gasolina). EXERCÍCIOS 1-Qual das substâncias apresenta moléculas que, nos estados sólido e líquido, estão unidas por pontes de hidrogênio? A)H2 B)CH4 C)HF D)PH3 Patrícia Horn Ferreira de Lima Química Geral e Inorgânica 25 2)Que ligações mantêm as moléculas de bromo unidas no estado líquido? 3)Durante a fervura da água que ligações são rompidas? 4)Durante a evaporação da gasolina que ligações são rompidas? 5)Gelo-seco é o nome popular do CO2 sólido. Nas condições ambientais esse material sofre sublimação. Que ligações são rompidas nesse processo?
Compartilhar