aula 10 - interações moleculares 2

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 Ligação de hidrogênio
Forças intermoleculares
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Forças intermoleculares
 Ligação de hidrogênio
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 Ligação de hidrogênio
As ligações de hidrogênio são responsáveis pela:
Flutuação do gelo
Os sólidos são normalmente mais unidos do que os líquidos;
Portanto, os sólidos são mais densos do que os líquidos.
O gelo é ordenado com uma estrutura aberta para otimizar a ligação H.
Conseqüentemente, o gelo é menos denso do que a água.
Na água, o comprimento da ligaçao H-O é 1,0 Å.
O comprimento da ligação de hidrogênio O…H é 1,8 Å.
O gelo tem águas ordenadas em um hexágono regular aberto.
Cada + H aponta no sentido de um par solitário no O.
Forças intermoleculares
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Forças intermoleculares
 Ligação de hidrogênio
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Forças intermoleculares
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Viscosidade
Viscosidade é a resistência de um líquido em fluir.
Um líquido flui através do deslizamento das moléculas sobre outras.
Quanto mais fortes são as forças intermoleculares, maior é a viscosidade.
Tensão superficial
As moléculas volumosas (aquelas no líquido) são igualmente atraídas pelas suas vizinhas.
Algumas propriedades 
 dos líquidos
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Viscosidade
Algumas propriedades 
 dos líquidos
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Algumas propriedades 
 dos líquidos
Tensão superficial
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 Tensão superficial
As moléculas da superfície são atraídas apenas para dentro no sentido das moléculas volumosas.
Conseqüentemente, as moléculas da superfície estão mais densamente empacotadas do que as moléculas volumosas.
A tensão superficial é a energia necessária para aumentar a área superficial de um líquido.
As forças de coesão ligam as moléculas entre si.
As forças de adesão ligam as moléculas a uma superfície.
Algumas propriedades 
 dos líquidos
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Tensão superficial
Menisco é a forma da superfície do líquido. 
Se as forças de adesão são maiores do que as forças de coesão, a superfície do líquido é atraída para o seu recipiente mais do que as moléculas volumosas. Portanto, o menisco tem formato de U (por exemplo, água em um copo).
Se as forças de coesão são maiores do que as forças de adesão, o menisco é curvo para baixo.
Ação capilar: Quando um tubo de vidro estreito é colocado em água, o menisco puxa a água para o topo do tubo.
Algumas propriedades 
 dos líquidos
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As moléculas da superfície são atraídas apenas para dentro no sentido das moléculas volumosas.
Sublimação: sólido  gás.
Vaporização: líquido  gás.
Derretimento ou fusão: sólido  líquido.
Deposição: gás  sólido.
Condensação: gás  líquido.
Congelamento: líquido  sólido.
Mudanças de fase
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Mudanças de fase
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Variações de energia acompanhado 
as mudanças de fase
Sublimação: Hsub > 0 (endotérmica). 
Vaporização: Hvap > 0 (endotérmica).
Derretimento ou Fusão: Hfus > 0 (endotérmica).
Deposição: Hdep < 0 (exotérmica). 
Condensação: Hcond < 0 (exotérmica).
Congelamento: Hcong < 0 (exotérmica).
Mudanças de fase
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Variações de energia acompanhando 
as mudanças de fase
Geralmente o calor de fusão (entalpia de fusão) é menor do que o calor de vaporização :
mais energia é gasta para separar completamente as moléculas do que para separá-las parcialmente.
Mudanças de fase
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Mudanças de fase
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Variações de energia acompanhando 
as mudanças de fase
Todas as mudanças de fase são possíveis sob as condições corretas.
A sequência
aquecer sólido  derreter  aquecer líquido  ferver  aquecer gás
	é endotérmica.
A sequência 
resfriar gás  condensar  resfriar líquido  congelar  resfriar sólido
	é exotérmica.
Mudanças de fase
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 Curvas de aquecimento
O gráfico de variação da temperatura versus calor fornecido é uma curva de aquecimento.
Durante a mudança de fase, a adição de calor não provoca nenhuma variação na temperatura.
Esses pontos são usados para calcular o Hfus e o Hvap.
Super-resfriamento: ocorre quando um líquido é resfriado abaixo de seu ponto de fusão e ele permanece como um líquido.
Atingido através da manutenção da temperatura baixa e do aumento da energia cinética para a quebra das forças intermoleculares.
Mudanças de fase
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Mudanças de fase
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Temperatura e pressão críticas
Os gases são liquefeitos sob o aumento da pressão a uma temperatura.
Temperatura crítica: a temperatura mínima para liquefação de um gás utilizando pressão.
Pressão crítica: a pressão necessária para a liquefação.
Mudanças de fase
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Temperatura e pressão críticas
Mudanças de fase
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Explicando a pressão de vapor 
no nível molecular
Algumas das moléculas na superfície de um líquido têm energia suficiente para escaparem da atração do líquido volumoso.
Essas moléculas se movimentam na fase gasosa.
À medida que aumenta o número de moléculas na fase gasosa, algumas das moléculas atingem a superfície e retornam ao líquido.
Após algum tempo, a pressão do gás será constante à pressão de vapor.
Pressão do vapor
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Explicando a pressão de vapor 
no nível molecular
Pressão do vapor
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Explicando a pressão de vapor 
no nível molecular
Equilíbrio termodinâmico: o ponto em que tantas moléculas escapam da superfície quanto as que atingem.
A pressão de vapor é a pressão exercida quando o líquido e o vapor estão em equilíbrio dinâmico.
Volatilidade, pressão de vapor e temperatura
Se o equilíbrio nunca é estabelecido, então o líquido evapora.
As substâncias voláteis evaporam rapidamente. 
Quanto mais alta for a temperatura, mais alta a energia cinética média, mais rapidamente o líquido evaporará.
Pressão do vapor
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Pressão do vapor
Volatilidade, pressão de vapor e temperatura
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Pressão do vapor
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 Pressão de vapor e ponto de ebulição
Os líquidos entram em ebulição quando a pressão externa se iguala à pressão de vapor.
A temperatura do ponto de ebulição aumenta à medida que a pressão aumenta.
Pressão do vapor
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Pressão de vapor e ponto de ebulição
Duas maneiras de levar um líquido à ebulição: aumentar a temperatura ou diminuir a pressão.
As panelas de pressão operam a alta pressão. A alta pressão o ponto de ebulição da água é mais alto do que a 1 atm. Conseqüentemente, há uma temperatura mais alta em que a comida é cozida, reduzindo o tempo necessário de cozimento.
O ponto de ebulição normal é o ponto de ebulição a 760 mmHg (1 atm).
Pressão do vapor
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Diagrama de fases: gráfico da pressão versus temperatura resumindo todos os equilíbrios entre as fases.
Dada uma temperatura e uma pressão, os diagramas de fases nos dizem qual fase existirá.
Qualquer combinação de temperatura e pressão que não esteja em uma curva representa uma fase única.
Diagrama de fases
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Características de um diagrama de fases:
Ponto triplo: temperatura e pressão nas quais todas as três fases estão em equilíbrio. 
Curva de vapor-pressão: geralmente, à medida que a pressão aumenta, a temperatura aumenta.
Ponto crítico: temperatura e pressão críticas para o gás.
Curva de ponto de fusão: à medida que a pressão aumenta, a fase sólida é favorecida, se o sólido é mais denso do que o líquido.
Ponto de fusão normal: ponto de fusão a 1 atm.
Diagrama de fases
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Diagrama de fases
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 Diagramas de fases de H2O e CO2
Diagrama de fases
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 Diagramas de fases de H2O e CO2
Água:
A curva do ponto de fusão inclina para a esquerda porque o gelo é menos denso do que a água.
O ponto triplo ocorre a 0,0098C e a 4,58 mmHg.
O ponto de fusão (congelamento) é 0C.
O ponto de ebulição normal é 100C.
O ponto crítico é 374C e 218 atm.
Diagrama de fases
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 Diagramas de fases de H2O e CO2
Dióxido de carbono:
O ponto triplo ocorre a -56,4C e a 5,11 atm.
O ponto de sublimação normal é -78,5C. (A 1 atm, o CO2 sublima, ele não funde.)
O ponto crítico ocorre a 31,1C e a 73 atm.
Diagrama de fases
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 Células unitárias
Sólido cristalino:arranjo definido e bem ordenado de moléculas, átomos ou íons. 
Os cristais têm uma estrutura ordenada, que se repete.
A menor unidade que se repete em um cristal é uma célula unitária.
A célula unitária é a menor unidade com toda a simetria de um cristal inteiro.
Uma pilha tridimensional de células unitárias é a rede cristalina.
Estruturas dos sólidos
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Estruturas dos sólidos
 Célula unitária
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 Células unitárias
Três tipos comuns de células unitárias.
Cúbica primitiva, átomos nas extremidades de um cubo simples,
cada átomo é compartilhado por oito células unitárias.
Cúbica de corpo centrado (ccc), átomos nos vértices de um cubo mais um no centro do corpo do cubo.
Os átomos das extremidades são compartilhados por oito células unitárias, e o átomo central está completamente incluso em uma célula unitária.
Cúbica de face centrada (cfc), átomos nas extremidades de um cubo mais um átomo no centro de cada face do cubo.
os átomos das extremidades são compartilhados por oito células unitárias, e os átomos das faces são compartilhados por duas células unitárias.
Estruturas dos sólidos
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Estruturas dos sólidos
 Células unitárias
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 Células unitárias
Estruturas dos sólidos
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Estruturas dos sólidos
 Células unitárias
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A estrutura cristalina do cloreto de sódio
Duas maneiras equivalentes de definir a célula unitária:
os íons de Cl- (maiores) estão nas extremidades da célula, ou
os íons de Na+ (menores) estão nas extremidades da célula.
A proporção cátion-ânion em uma célula unitária é a mesma para o cristal. No NaCl, cada célula unitária contém o mesmo número de íons de Na+ e de Cl-.
Observe que a célula unitária para o CaCl2 precisa de duas vezes mais íons Cl- do que íons Ca2+.
Estruturas dos sólidos
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A estrutura cristalina do cloreto de sódio
Estruturas dos sólidos
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A estrutura cristalina do cloreto de sódio
Estruturas dos sólidos
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Empacotamento denso de esferas
Os sólidos têm forças intermoleculares máximas.
As moléculas podem ser modeladas por esferas.
Os átomos e íons são esferas.
Os cristais moleculares são formados através de empacotamento denso de moléculas.
Racionalizamos a força intermolecular máxima em um cristal através do empacotamento denso de esferas.
Estruturas dos sólidos
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Empacotamento denso de esferas
Quando as esferas são empacotadas da maneira mais densa possível, há pequenos espaços entre as esferas adjacentes.
Os espaços são denominados orifícios intersticiais.
Um cristal é formado pela superposição de camadas de esferas densamente empacotadas.
Existe apenas uma posição para a segunda camada de esferas.
Estruturas dos sólidos
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