Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
LIGAÇÕES DIPOLARES Embora toda ligação covalente envolva um compartilhamento de elétrons, eles diferem no grau de compartilhamento (caráter iônico) As ligações químicas possuem polaridade se os elétrons não forem compartilhados igualmente nas ligações. Podemos indicar polaridade usando os símbolos + e - que indicam carga parcial, isto é, pequena desigualdade de distribuição de carga (induzidas pela diferença de eletronegatividade). Pólo negativo- região de alta densidade de carga negativa Pólo positivo- região de baixa densidade eletrônica (alta densidade positiva) ex: + - H ___ F ELETRONEGATIVIDADE qualitativamente é tendência que um átomo tem de puxar para si os elétrons que ele partilha com outro átomo numa dada ligação química. POLARIDADE DAS LIGAÇÕES Uma ligação dipolo é designada por meio de uma representação vetorial, com uma seta do dipolo com carga negativa para o positivo. Dipolo ( + ← - ) A polaridade da ligação H-Cl é medida pelo momento dipolo (). O é uma propriedade física que pode ser medida experimentalmente. = carga (ue) x distância (cm) = Q x d As cargas estão tipicamente na ordem de 10-10 eu, e as distâncias estão na ordem de 10-8 cm. Conseqüentemente, os estão tipicamente na ordem de 10-18 ue cm. Esta unidade, 1 × 10-18 ue cm, é definida como um debye e é abreviada como D. Polaridade das ligações C-X Em uma ligação entre um carbono sp3 e um halogênio, como num haleto de alquila, o halogênio é mais eletronegativo, puxando a densidade eletrônica da ligação mais para ele, de forma que a ligação se torna polarizada Obs.: não devemos esquecer que a eletronegatividade dos orbitais híbridos aumenta com o aumento do caráter s da ligação. Portanto as ligações C-X nas quais os C usam orbitais sp e sp2 são menos polarizadas do que as dos haletos de alquila. “A ESTRUTURA É A ESSÊNCIA DA QUÍMICA” POLARIDADADE DOS MOLÉCULAS Como os átomos se ligam para formar moléculas? Como esses átomos estão arranjados no espaço? Que propriedades químicas e físicas pode-se esperar? A geometria molecular é um parâmetro de importância fundamental para a previsão da polaridade de uma molécula. Portanto: POLARIDADE DAS MOLÉCULAS POLIATÔMICAS A polaridade das moléculas é um resultado do somatório vetorial das polaridades individuais das ligações e das contribuições dos elétrons isolados na molécula, considerando-se a GEOMETRIA ESPACIAL DAS MOLÉCULAS Uma molécula é polar se o centro de carga negativa não coincide com o centro de carga positiva. =0 PROPRIEDADES FÍSICAS E INTERAÇÕES INTERMOLECULARES As propriedades físicas de um determinado composto, são propriedades características deste e são totalmente dependentes da sua estrutura e, consequentemente, das ligações entre seus átomos. Como explicar a existência de sólidos constituídos de moléculas polares é razoavelmente simples, porém como podemos justificar o estado sólido de moléculas apolares como o I2 e o CO2? Existem forças que atuam entre as moléculas e os íons? Quais são essas forças? Como elas afetam as propriedades físicas? O fato de um composto poder ser sólido ou líquido depende da existência de forças intermoleculares atrativas entre partículas de cada composto puro. Forças atrativas entre espécies neutras (átomos ou moléculas, mas não íons) são referidas como Van der Waals. Todas as forças são de natureza eletrostática, mas variam na intensidade Tipo de Força relativa Espécies Interação envolvidas Íon-dipolo forte íons e moléculas polares Dipolo-dipolo moderadamente forte moléculas polares Dipolo-dipolo induzido muito fraca molécula polar e outra apolar Dipolo instantâneo-dipolo induzido muito fraca qualquer tipo de moléculas incluindo as apolares Ligação hidrogênio forte moléculas que possuem hidrogênio ligado a elemento bastante eletronegativo como F, N e O Dipolo Instantâneo- dipolo induzido - Deve existir uma força entre as moléculas não polares, desde que esses compostos podem solidificar. - Instantânea distribuição de densidade eletrônica (0,02- 2 kcal/mol) A distribuição média de cargas em uma molécula apolar, em um dado período de tempo é simétrica, isto é, = 0. Só que os elétrons se movem e em algum instante a distribuição de cargas pode ser distorcida, e um pequeno pode existir, isto é, os elétrons podem estar acumulados em um lado da molécula. Este pode afetar a distribuição de cargas sobre uma segunda molécula vizinha, formando um dipolo-induzido temporário. apesar do movimento constante, estes dipolos induzidos resultam forças de atração fracas É a única interação existente nos gases nobres e moléculas apolares É uma força fraca que independe de um dipolo dentro da ligação. Age somente entre as superfícies das moléculas. Assim, depende da área de contato. Para avaliar o PE e o PF? Quanto maior o número de elétrons de que a molécula dispõe, mais polarizável será e portanto maior será a atração dipolo instantâneo-dipolo induzido POLARIZABILIDADE facilidade com que uma nuvem eletrônica se deforma em um campo elétrico Assim: Os átomos maiores serão mais polarizáveis do que os menores porque tem um número de elétrons maiores, e porque os elétrons externos tem maior mobilidade. Elétrons em átomos e moléculas pequenas tendem a ser mais presos ao núcleo e, não são facilmente polarizados. Isômeros constitucionais: área de contato Quanto maior o hidrocarboneto, mais polarizável suas moléculas, e maior atração, tornando em consequência maior o PE. PONTO DE FUSÃO (PF) O aumento do PF de uma substância é menos regular que o aumento no PE ⇓ EMPACOTAMENTO ⇓ É a propriedade que determina quanto uma molécula individual é bem acomodada em uma rede cristalina. Quanto mais empacotada, maior é a energia necessária para quebrar a rede cristalina e fundir a substância INTERAÇÃO DIPOLO-DIPOLO + - C ---- Y Ocorrem em moléculas que apresentam dipolos permanentes. Nas moléculas que apresentam interação dipolo-dipolo as constantes físicas são maiores, pois a energia cedida para promover a mudança de estado é maior. LIGAÇÃO HIDROGÊNIO Do início do século XX- 1920 – G.W. Lewis (primeira citação) De um modo geral para que esse tipo de ligação ocorra entre duas moléculas, é necessário que: a) Uma das moléculas possua átomos de hidrogênio ligados a átomos (ou grupos de átomos ) bastante eletronegativos, como O, F ou N b) a outra molécula possua também átomos eletronegativos, como F, O, ou N , com pares de elétrons não ligantes. Portanto: Tipo de atração dipolo-dipolo em que o hidrogênio serve como um elo de ligação entre dois átomos eletronegativos, ligando-se a um covalentemente, e a outro por força puramente eletrostática. A LIGAÇÃO É REPRESENTADA POR UMA LINHA PONTILHADA A _ H ------ : B SUA FORÇA TEM INTENSIDADE DE 8 A 40 kJ. mol-1. DEPENDENDO, DENTRE OUTROS FATORES, DAS ELETRONEGATIVIDADES DOS ÁTOMOS (OU GRUPOS) A e B , OU SEJA: QUANTO MAIS ELETRONEGATIVO FOR O ÁTOMO LIGADO AO H, E QUANTO MAIS ELETRONEGATIVO FOR O ACEPTOR H, MAIS FORTE SERÁ A LIGAÇÃO H. QUANDO UMA LIGAÇÃO DE HIDROGÊNIO PODE SER FORMADA, NORMALMENTE ELE PREDOMINA SOBRE OS OUTROS TIPOS DE INTERAÇÕES INTERMOLECULARES. Ligação H São mais fracas que as ligações covalentes entre O-H, mas são mais fortes que as interações dipolo-dipolo. QUEM DEVE TER UM MAIOR PE? O etanol ou dimetil-éter? Ambas as moléculas são polares e possuem atração dipolo-dipolo. etanol 78,3 0C dimetil-éter -25 0C Apesar da mesma massa molar, o etanol faz ligação H. O éter não tem hidrogênio ligado a um elemento fortementeeletronegativo. Ligação Hidrogênio Intermoleculares- com uma molécula igual a ela ou com uma diferente Intramoleculares- o doador e o aceptor de LH pertencem a uma mesma molécula. SOLUBILIDADE AS FORÇAS INTERMOLECULARES SÃO DE GRANDE IMPORTÂNCIA NA EXPLICAÇÃO DAS SOLUBILIDADES DAS SUBSTÂNCIAS. Ex: METANOL – INFINITAMENTE SOLÚVEL EM ÁGUA ETANOL - INFINITAMENTE SOL. EM ÁGUA Por que são infinitamente solúveis em água? SOLVATAÇÃO- rodeadas por um “ cluster” de moléculas do solvente HIDRATAÇÃO- COM A ÁGUA Constante dielétrica (ɛ) – é a medida da facilidade que um solvente possui de separar íons de cargas opostas, solvatando-os (referencia vácuo). SOLVENTES APOLARES- possuem nulo ou muito pequeno SOLVENTES POLARES- possuem altas constantes dielétricas, e são bons solvatadores de íons SOLVENTES POLARES SOLVENTES PRÓTICOS- possuem átomo de H com capacidade de formar Lig. de hidrogênio ex: MeOH, EtOH, água, ácido fórmico SOLVENTES APRÓTICOS- não são doadores de Ligação de hidrogênio Ex.: acetona, diclorometano DENSIDADE As substâncias orgânicas são, em geral, pouco densas. A maioria tem uma grande quantidade de C e H, que possuem massas molares baixas. Pelo fato das atrações entre as moléculas orgânicas serem, em geral, fracas com isto, as moléculas ficam mais distantes entre si e a densidade torna-se baixa. Quando aumentamos a cadeia hidrocarbônica das funções polares, a polaridade diminui. Geralmente quando se tem uma molécula com uma cadeia maior que 5 átomos de carbono, diz-se que ela é apolar. Obs.: Devemos levar em consideração: 1- Compostos com mais de 6 átomos de carbono mas que possuam muitos grupos polares, podem se solubilizar em água. Ex: glicose 2- O formato da cadeia hidrocarbônica também é importante. 3- Temperatura
Compartilhar