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Universidade Federal da Grande Dourados Faculdade de Ciências Exatas e Tecnologia Química Licenciatura e Bacharelado Disciplina: Química Geral I Modelo da Repulsão dos Pares de Elétrons 1 Modelo da Repulsão dos Pares de Elétrons da Camada de Valência - (VSEPR) Profª. Drª. Bárbara Tirloni Dourados, agosto de 2013. Modelo da Repulsão dos Pares de Elétrons da Camada de Valência É uma simples extensão das ideias de Lewis e é eficiente para VSEPR VSEPR 2 É uma simples extensão das ideias de Lewis e é eficiente para estabelecer a GEOMETRIA DE MOLÉCULAS POLIATÔMICAS Consideração básica do modelo VSEPR: � Regiões de maior densidade eletrônica (pares ligantes ou pares isolados) assumem posições tão afastadas quanto possível, de modo que as repulsões entre elas sejam minimizadas; VSEPR 3 � Embora o arranjo das regiões de densidade eletrônica governe a forma da molécula, sejam estas regiões ligantes ou regiões associadas com pares isolados, o nome da forma é determinado pelo arranjo dos átomos, e NÃO pelo arranjo das regiões de densidade eletrônica. Exemplo: A molécula de NH3 tem quatro pares de elétrons que estão dispostos tetraedricamente, mas como um deles é um par isolado, a molécula é classificada como piramidal trigonal VSEPR 4 VSEPR O Modelo da Repulsão dos Pares de Elétrons da Camada de Valência pode ser resumido como segue: 1) A estrutura das moléculas é determinada pelas repulsões entre todos os pares de elétrons presentes na camada de valência; 2) Um par isolado de elétrons ocupa mais espaço que um par ligante; 5 2) Um par isolado de elétrons ocupa mais espaço que um par ligante; Repulsão entre pares isolados > repulsão entre par isolado e par ligante > 2 pares ligantes 3) A presença de pares isolados provoca pequenas distorções nos ângulos de ligação da molécula; VSEPR O Modelo da Repulsão dos Pares de Elétrons da Camada de Valência pode ser resumido como segue: 4) Regiões de grande densidade eletrônica assumem posições tão separadas quanto possível; 6 5) Embora o arranjo das regiões de densidades eletrônicas (pares ligantes e isolados) governe a forma da molécula, o nome da forma é determinado pelo arranjo de átomos da estrutura resultante; VSEPR O Modelo da Repulsão dos Pares de Elétrons da Camada de Valência pode ser resumido como segue: 6) A magnitude das repulsões entre os pares de elétrons ligantes depende da diferença de eletronegatividade entre o átomo central e os demais átomos; 7 VSEPR Efeito do par isolado: � Havendo a possibilidade de escolha entre um sítio axial e um equatorial para um par isolado em um arranjo bipirâmide trigonal, o par isolado ocupará o sítio EQUATORIAL 8 Será menos repelido pelos ligantes VSEPR Nomes das formas mais simples e seus ângulos de ligação � Os pares isolados não foram incluídos porque não são levados em consideração na identificação das formas moleculares. 9 VSEPR E = par de elétron isolado 10 Geometrias moleculares de acordo com VSEPR VSEPR 11 Moléculas com expansão do octeto Geometrias moleculares de acordo com VSEPR VSEPR 12 Moléculas com expansão do octeto Geometrias moleculares de acordo com VSEPR VSEPR 13 Universidade Federal da Grande Dourados Faculdade de Ciências Exatas e Tecnologia Química Licenciatura e Bacharelado Disciplina: Química Geral I Forças Intermoleculares 14 Forças Intermoleculares Profª. Drª. Bárbara Tirloni Dourados, agosto de 2013. Forças Intermoleculares Forças Intermoleculares � Espécies atômicas e moleculares interagem com outras espécies através de forças químicas que são, em geral, muito mais fracas que as ligações químicas covalentes; 15 � Essas forças químicas são também chamadas de interações intermoleculares e podem ser explicadas usando-se apenas argumentos de natureza eletrostática; � Podem envolver átomos, moléculas ou íons, excluindo-se ligações entre íons; Forças Intermoleculares � São responsáveis pela existência das diferentes “fases” da matéria (sólido, líquido e gás). � Podem ser responsáveis por fenômenos, tais como: Forças Intermoleculares 16 - tensão superficial e viscosidade de líquidos; - capacidade calorífica; - arranjos cristalinos em sólidos; - processos de adsorção em superfícies, etc Forças de Van der Waals Forças Intermoleculares � Dentre as forças químicas, as de Van der Waals são as mais fracas; � Essas interações envolvem apenas átomos e moléculas e podem ser subdivididas em três tipos:podem ser subdivididas em três tipos: - Dipolo-Dipolo; - Dipolo-Dipolo Induzido; - Forças de London (Dipolo Instantâneo - Dipolo Induzido); As Forças Intermoleculares Forças Forças intermoleculares Existem entre Exemplos Dipolo-dipolo Moléculas polares HCl Moléculas Forças Intermoleculares Forças de Van der Waals Dipolo - dipolo induzido Moléculas polares com moléculas apolares HCl + N2 Forças de London Todos os tipos de moléculas Momento do dipolo - µr µ = Q.d+ - + Q - Q µ Forças Intermoleculares d µ - Momento do dipolo Q – Carga d – Distância entre os centros das cargas µR = 0 (Espécie apolar) µ ≠ 0 (Espécie polar) Forças Intermoleculares µR ≠ 0 (Espécie polar) Momento do dipolo - µr O=C=O µ1 µ2 Forças Intermoleculares O=C=O µR = 0 (Espécie apolar) µR = µ1 - µ2 Forças Intermoleculares Forças Intermoleculares Aumento da intensidade das forças intermoleculares � As ligações intermoleculares são mais fracas do que as ligações intramoleculares (ligações entre átomos que constituem as moléculas). H H Forças Intermoleculares O H H HH O O H Forças intermoleculares mais fortes Maior ponto de fusão Forças Intermoleculares O H H O H H � Quanto mais fortes as ligações intermoleculares, maior é a energia necessária para romper as ligações entre moléculas. Mais energia é necessária para que se dê a passagem do estado sólido a líquido. Forças Intermoleculares O H H O H H As moléculas polares participam de interações dipolo- dipolo, que decorrem da atração entre cargas parciais de suas moléculas. Forças Intermoleculares Interações dipolo-dipolo 26 Quanto maior for a polaridade das moléculas, mais forte será a interação São mais fracas do que as forças entre íons e caem rapidamente com a distância, especialmente nas fases líquida e gás, em que as moléculas estão em rotação Interações dipolo-dipolo O H H O H H δ+ δ+ δ + δ+ δ+ δ+ δ Forças Intermoleculares � As ligações dipolo-dipolo se estabelecem entre moléculas polares ( µµµµR ≠≠≠≠ 0 ). HH O δ- δ δ δ- δ- H H O δ+ δ+ ClCl Interações dipolo-dipolo induzido Forças Intermoleculares � O polo positivo do dipolo permanente (molécula polar) vai atrair a nuvem eletrônica da molécula apolar, deformando-a. Esta deformação corresponde ao aparecimento de um dipolo induzido. Molécula δ+δ-δ + δ- δ-δ+ Forças Intermoleculares Interações dipolo-dipolo induzido � As “moléculas” ficam ligadas por interações dipolo-dipolo induzido. Dipolo 1 Molécula apolar Dipolo 1 Dipolo induzido � As interações de London surgem da atração entre os dipolos elétricos instantâneos de moléculas vizinhas e agem em todos os tipos de moléculas; Forças Intermoleculares Forças de London 30 � São universais, no sentido de que elas se aplicam a todas as moléculas, independentemente de sua identidade química; � Sua energia aumenta com o número de elétrons da molécula. Elas se superpõem às interaçõesdipolo-dipolo; B Molécula apolar Dipolo instantâneo δ+ δ - δ+δ +δ- δ- Dipolo induzido A A B Forças Intermoleculares Forças de London � É a única força que age entre as moléculas não-polares; � A energia das interações de London depende da polarizabilidade das moléculas (deformação da nuvem eletrônica); � Esta polarização é induzida para moléculas vizinhas, resultando em forças de atração entre as moléculas. B Molécula δ+ δ - δ+δ +δ- δ- Dipolo A A B Forças Intermoleculares Forças de London � Um momento de dipolo instantâneo em uma molécula distorce a nuvem de elétrons da molécula vizinha e dá origem a um momento de dipolo na segunda molécula: OS DOIS DIPOLOS SE ATRAEM Molécula apolar Dipolo instantâneo Dipolo induzido Forças Intermoleculares Forças de London B Molécula δ+ δ - δ+δ +δ- δ- Dipolo A A B � A força de London depende: - do número de elétrons; - do tamanho da molécula; - da forma da molécula. Molécula apolar Dipolo instantâneo Dipolo induzido 9 F ; 17 Cl ; 35 Br ; 53 I Forças Intermoleculares Forças de London � A medida que o raio atômico aumenta (aumento do nº de elétrons) as forças de London são mais fortes. Isso explica que: à temperatura ambiente o flúor e o cloro são gases, o bromo é líquido e o iodo é sólido. Forças Íon-Dipolo � A hidratação é um exemplo de uma interação Íon-Dipolo; � Um íon em água tem um certo número de moléculas de água a ele ligadas. A ligação de moléculas de água a partículas solúveis, especialmente íons, é chamada de hidratação; Forças Intermoleculares 35 � A carga parcial negativa do átomo de O é atraída pelo cátion e as cargas parciais positivas dos átomos H são repelidas; Forças Íon-Dipolo São fortes para: Íons pequenos com cagas elevadas Forças Intermoleculares 36 Consequentemente, os cátions pequenos com carga elevada formam, frequentemente, compostos hidratados � As ligações de H se estabelecem entre átomos pequenos e eletronegativos (N , O e F) e o átomo de H. A ligação entre (N , O e F) e o H fica muito polarizada. H H δ+ δ+ δ + δ+ Ligações de Hidrogênio Forças Intermoleculares O H HH O O H δ+ δ- δ+ δ+ δ+ δ- δ- � Um átomo de H fica entre dois átomos pequenos, fortemente eletronegativos, que têm pares isolados de elétrons, principalmente N, O ou F; � Comumente, uma das moléculas deve de ter um grupo Ligações de Hidrogênio Forças Intermoleculares � Comumente, uma das moléculas deve de ter um grupo O-H, N-H ou H-F, que cede o átomo de H, e, a outra, um átomo O, N ou F que cede o par isolado de elétrons. � Um exemplo importante da manisfestação das ligações de hidrogênio é a elevação dos pontos de fusão e ebulição nas espécies moleculares que apresentam essas interações. Ligações de Hidrogênio Forças Intermoleculares � É o tipo mais forte de força intermolecular (cerca de 10% da energia de uma ligação covalente típica). Referências Bibliográficas: [1]. P. Atkins, L. Jones, Princípios de Química, 3ª edição, Editora Bookman, Porto alegre, 2006. [2]. M. Mahan, Química um curso universitário, 4ª edição, Editora Edgard Blüncher LTDA. 40 [3]. RUSSEL, J. B., Química Geral - Volume 1, 2ª Edição, Editora Makron Books, São Paulo, 1994.
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