AULA-1-OK

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