Aula 06 Estados da materia - sólidos, líquidos e gases - Prof. Nelson Virgilio

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Aula do Curso de Quimica Geral e Experimental da Faculdade de Ciências e Tecnologia Area1
1o. semestre 2010
Prof. Nelson Virgílio de Carvalho Filho

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Aula 06 Estados da materia - sólidos, líquidos e gases - Prof. Nelson Virgilio

  1. 1. Química Geral e Experimental 1º. Sem./2010 Engenharias
  2. 2. <ul><li></li></ul>
  3. 3. <ul><li></li></ul>
  4. 4. <ul><li></li></ul><ul><ul><li>Estrutura Atômica </li></ul></ul><ul><ul><li>Periodicidade Química </li></ul></ul><ul><ul><li>Estrutura Atômica e Espectroscopia - Teste de Chama </li></ul></ul><ul><ul><li>Ligações Químicas </li></ul></ul><ul><ul><li>Estados Físicos da Matéria </li></ul></ul><ul><li>Avaliação: Nota Relatório 1º. Experimento </li></ul>Programa – I Unid.
  5. 5. <ul><li></li></ul><ul><ul><li>Tipos de Sólidos Cristalinos (iônicos; covalentes; moleculares; metálicos) </li></ul></ul><ul><ul><li>Eletroquímica </li></ul></ul><ul><ul><li>Células Galvânicas e Células Eletrolíticas </li></ul></ul><ul><ul><li>Funções Inorgânicas: ácidos, bases, sais e óxidos. </li></ul></ul><ul><ul><li>Funções Orgânicas: hidrocarbonetos saturados e insaturados, compostos oxigenados, nitrogenados e sulfurados. </li></ul></ul><ul><li>Avaliação: 04/06 (Conforme Calendário Area1) </li></ul>Programa – II Unid.
  6. 6. Ligação de hidrogênio Forças Intermoleculares
  7. 7. Ligação de hidrogênio  +  -  +  -  +  -  +  - Forças Intermoleculares
  8. 8. <ul><li>Ligação de hidrogênio </li></ul><ul><li>As ligações de hidrogênio são responsáveis pela: </li></ul><ul><ul><li>Flutuação do gelo </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Os sólidos são normalmente mais unidos do que os líquidos; </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Portanto, os sólidos são mais densos do que os líquidos. </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>O gelo é ordenado com uma estrutura aberta para otimizar a ligação H. </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Conseqüentemente, o gelo é menos denso do que a água. </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Na água, o comprimento da ligaçao H-O é 1,0 Å. </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>O comprimento da ligação de hidrogênio O…H é 1,8 Å. </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>O gelo tem águas ordenadas em um hexágono regular aberto. </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Cada  + H aponta no sentido de um par solitário no O. </li></ul></ul></ul>Forças Intermoleculares
  9. 9. Ligação de hidrogênio Forças Intermoleculares
  10. 10. Forças Intermoleculares
  11. 11. Forças Intermoleculares
  12. 12. <ul><li>Viscosidade </li></ul><ul><li>Viscosidade é a resistência de um líquido em fluir. </li></ul><ul><li>Um líquido flui através do deslizamento das moléculas sobre outras. </li></ul><ul><li>Quanto mais fortes são as forças intermoleculares, maior é a viscosidade. </li></ul>Algumas Propriedades dos Líquidos
  13. 13. Viscosidade Algumas Propriedades dos Líquidos
  14. 14. Tensão superficial <ul><li>Tensão superficial </li></ul><ul><li>As moléculas volumosas (no líquido) são igualmente atraídas pelas suas vizinhas. </li></ul>forças de adesão forças de coesão Algumas Propriedades dos Líquidos
  15. 15. <ul><li>Tensão superficial </li></ul><ul><li>As moléculas da superfície são atraídas apenas para dentro no sentido das moléculas volumosas. </li></ul><ul><ul><li>Conseqüentemente, as moléculas da superfície estão mais densamente empacotadas do que as moléculas volumosas. </li></ul></ul><ul><li>A tensão superficial é a energia necessária para aumentar a área superficial de um líquido. </li></ul><ul><li>As forças de coesão ligam as moléculas entre si. </li></ul><ul><li>As forças de adesão ligam as moléculas a uma superfície. </li></ul>Algumas Propriedades dos Líquidos
  16. 16. Menisco da água comparando com o menisco do mercúrio forças coesão > forças adesão forças adesão > forças coesão Algumas Propriedades dos Líquidos
  17. 17. <ul><li>Tensão superficial </li></ul><ul><li>Menisco é a forma da superfície do líquido. </li></ul><ul><ul><li>Quando as forças de adesão entre o líquido e a superfície (vidro) são mais fortes do que as forças de coesão do líquido, a superfície do líquido é atraída para a superfície do recipiente. Portanto, o menisco tem formato de U (ex.: água em um copo). </li></ul></ul><ul><ul><li>Quando as forças de coesão são maiores do que as forças de adesão, o menisco é curvo para baixo (ex.: Hg). </li></ul></ul><ul><li>Ação capilar : Quando um tubo de vidro estreito é colocado em água, o menisco puxa a água para o topo do tubo. </li></ul>Algumas Propriedades dos Líquidos
  18. 18. ... é a proximidade das partículas que a constitui. Essa característica obedece a fatores como: Força de Atração: as moléculas se aproximem umas das outras. Força de Repulsão: as moléculas se afastem umas das outras. Mudanças de Fase O que é que determina o estado físico da matéria?
  19. 19. Adição de energia Outros estados físicos da matéria
  20. 20. <ul><li>Composição das estrelas e do Cosmo </li></ul><ul><li>Raios </li></ul><ul><li>Aurora Boreal </li></ul><ul><li>Lâmpadas fluorescentes </li></ul><ul><li>TV Plasma </li></ul>o plasma se caracteriza pela presença de íons superaquecidos que constituem o chamado gás ionizado, uma forma diferente do estado gasoso PLASMA - 4º. estado físico da matéria
  21. 21. Liberação de energia Outros estados físicos da matéria
  22. 22. ... e tem mais ?
  23. 23. DEPOSIÇÃO FUSÃO VAPORIZAÇÃO CONGELAMENTO CONDENSAÇÃO SUBLIMAÇÃO <ul><li>A vaporização, pode ocorrer: </li></ul><ul><li>sem bolhas – Evaporação (temp. amb.) </li></ul><ul><li>com bolhas – Ebulição (fervura) </li></ul>LIQUEFAÇÃO Mudanças de Fase
  24. 24. VAPORIZAÇÃO CONDENSAÇÃO FUSÃO CONGELAMENTO SUBLIMAÇÃO DEPOSIÇÃO Mudanças de Fase PROCESSO CALOR ABSORVIDO FUSÃO 80 cal/g VAPORIZAÇÃO 600 cal/g SUBLIMAÇÃO 680 cal/g PROCESSO CALOR LIBERADO CONDENSAÇÃO 600 cal/g CONGELAMENTO 80 cal/g DEPOSIÇÃO 680 cal/g
  25. 25. Mudanças de Fase
  26. 26. <ul><li>Variações de energia acompanhado as mudanças de fase </li></ul><ul><li>Processos com Absorção de Calor </li></ul><ul><li>Sublimação :  H sub > 0 (endotérmica). </li></ul><ul><li>Vaporização :  H vap > 0 (endotérmica). </li></ul><ul><li>Derretimento ou Fusão :  H fus > 0 (endotérmica). </li></ul><ul><li>Processos com Liberação de Calor </li></ul><ul><li>Deposição :  H dep < 0 (exotérmica). </li></ul><ul><li>Condensação :  H cond < 0 (exotérmica). </li></ul><ul><li>Congelamento :  H cong < 0 (exotérmica). </li></ul>Mudanças de Fase
  27. 27. <ul><li>Variações de energia acompanhando as mudanças de fase </li></ul><ul><li>Geralmente o calor de fusão (entalpia de fusão) é menor do que o calor de vaporização : </li></ul><ul><ul><li>mais energia é gasta para separar completamente as moléculas do que para separá-las parcialmente. </li></ul></ul>Mudanças de Fase PROCESSO CALOR ABSORVIDO FUSÃO 80 cal/g VAPORIZAÇÃO 600 cal/g SUBLIMAÇÃO 680 cal/g
  28. 28. Mudanças de Fase
  29. 29. <ul><li>Curvas de aquecimento </li></ul><ul><li>O gráfico de variação da temperatura versus calor fornecido é uma curva de aquecimento. </li></ul><ul><li>Durante a mudança de fase, a adição de calor não provoca nenhuma variação na temperatura. </li></ul><ul><ul><li>Esses pontos são usados para calcular o  H fus e o  H vap . </li></ul></ul><ul><li>Super-resfriamento : ocorre quando um líquido é resfriado abaixo de seu ponto de fusão e ele permanece como um líquido. </li></ul><ul><li>Atingido através da manutenção da temperatura baixa e do aumento da energia cinética para a quebra das forças intermoleculares. </li></ul>Mudanças de Fase
  30. 30. No aquecimento ou no resfriamento de substâncias puras, a temperatura permanece constante enquanto a mudança de estado físico estiver ocorrendo Curva de aquecimento (Simulação)
  31. 31. <ul><li>Temperatura e pressão críticas </li></ul><ul><li>Existe uma diferença entre vapor e gás ? </li></ul><ul><li>O gás é um estado da matérial onde seus constituintes se encontram muito afastado (baixa interação) </li></ul><ul><li>Como uma substância gasosa pode passar para o estado líquido? </li></ul><ul><li>Abaixando a “T” ou aumentando a “P” </li></ul><ul><li>Dados experimentais demonstram que para cada substância existe uma Temperatura Crítica acima da qual ela só pode retornar ao estado líquido com o abaixamento da “T” (a “P” não atua) </li></ul><ul><li>Temperatura crítica : a temperatura mínima para liquefação de um gás utilizando pressão. </li></ul><ul><li>Pressão crítica : a pressão necessária para a liquefação. </li></ul>Mudanças de Fase
  32. 32. Temperatura e pressão críticas Mudanças de Fase
  33. 33. <ul><li>Explicando a pressão de vapor no nível molecular </li></ul><ul><li>Algumas das moléculas na superfície de um líquido têm energia suficiente para escaparem da atração do líquido volumoso. </li></ul><ul><li>Essas moléculas se movimentam na fase gasosa. </li></ul><ul><li>À medida que aumenta o número de moléculas na fase gasosa, algumas das moléculas atingem a superfície e retornam ao líquido. </li></ul><ul><li>Após algum tempo, a pressão do gás será constante à pressão de vapor. </li></ul>Pressão de Vapor
  34. 34. Explicando a pressão de vapor no nível molecular <ul><li>(a) supondo que não existem moléculas na fase gasosa – P=0 </li></ul>Pressão de Vapor
  35. 35. <ul><li>Explicando a pressão de vapor no nível molecular </li></ul><ul><li>Equilíbrio termodinâmico: o ponto em que tantas moléculas escapam da superfície quanto as que atingem. </li></ul><ul><li>A pressão de vapor é a pressão exercida quando o líquido e o vapor estão em equilíbrio dinâmico. </li></ul><ul><li>Volatilidade, pressão de vapor e temperatura </li></ul><ul><li>Se o equilíbrio nunca é estabelecido, então o líquido evapora. </li></ul><ul><li>As substâncias voláteis evaporam rapidamente. </li></ul>Pressão de Vapor
  36. 36. <ul><li>Volatilidade, pressão de </li></ul><ul><li>vapor e temperatura </li></ul><ul><li>Quanto mais alta for a temperatura, mais alta a energia cinética média, mais rapidamente o líquido evaporará. </li></ul>Pressão de Vapor
  37. 37. Volatilidade, pressão de vapor e temperatura Pressão de Vapor
  38. 38. 1 atm Pressão de Vapor
  39. 39. <ul><li>Pressão de vapor e ponto de ebulição </li></ul><ul><li>Os líquidos entram em ebulição quando a pressão externa se iguala à pressão de vapor. </li></ul><ul><li>A temperatura do ponto de ebulição aumenta à medida que a pressão aumenta. </li></ul>Pressão de Vapor
  40. 40. <ul><li>Pressão de vapor e ponto de ebulição </li></ul><ul><li>Duas maneiras de levar um líquido à ebulição: aumentar a temperatura ou diminuir a pressão. </li></ul><ul><ul><li>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. </li></ul></ul><ul><li>O ponto de ebulição normal é o ponto de ebulição a 760 mmHg (1 atm). </li></ul>Pressão de Vapor
  41. 41. <ul><li>Diagrama de fases: gráfico da pressão versus temperatura resumindo todos os equilíbrios entre as fases. </li></ul><ul><li>Dada uma temperatura e uma pressão, os diagramas de fases nos dizem qual fase existirá. </li></ul><ul><li>Qualquer combinação de temperatura e pressão que não esteja em uma curva representa uma fase única. </li></ul>Diagrama de Fases
  42. 42. Diagrama de Fases
  43. 43. Diagrama de Fases
  44. 44. <ul><li>Características de um diagrama de fases: </li></ul><ul><ul><li>(A) Ponto triplo: temperatura e pressão nas quais todas as três fases estão em equilíbrio. </li></ul></ul><ul><ul><li>(B) Ponto crítico: temperatura e pressão críticas para o gás. </li></ul></ul><ul><ul><li>(C) Ponto de equilíbrio sólido-gás </li></ul></ul><ul><ul><li>(D) Ponto de equilíbrio sólido-líquido </li></ul></ul><ul><ul><li>Curva de pressão-vapor: geralmente, à medida que a pressão aumenta, a temperatura aumenta. </li></ul></ul><ul><ul><li>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. </li></ul></ul><ul><ul><li>Ponto de fusão normal: ponto de fusão a 1 atm. </li></ul></ul>Diagrama de Fases
  45. 45. Diagramas de fases de H 2 O e CO 2 Diagrama de Fases
  46. 46. <ul><li>Diagramas de fases de H 2 O e CO 2 </li></ul><ul><li>Água: </li></ul><ul><ul><li>A curva do ponto de fusão inclina para a esquerda porque o gelo é menos denso do que a água. </li></ul></ul><ul><ul><li>O ponto triplo ocorre a 0,0098  C e a 4,58 mmHg. </li></ul></ul><ul><ul><li>O ponto de fusão (congelamento) é 0  C. </li></ul></ul><ul><ul><li>O ponto de ebulição normal é 100  C. </li></ul></ul><ul><ul><li>O ponto crítico é 374  C e 218 atm. </li></ul></ul>Diagrama de Fases
  47. 47. <ul><li>Diagramas de fases de H 2 O e CO 2 </li></ul><ul><li>Dióxido de carbono: </li></ul><ul><ul><li>O ponto triplo ocorre a -56,4  C e a 5,11 atm. </li></ul></ul><ul><ul><li>O ponto de sublimação normal é -78,5  C. (A 1 atm, o CO 2 sublima, ele não funde.) </li></ul></ul><ul><ul><li>O ponto crítico ocorre a 31,1  C e a 73 atm. </li></ul></ul>Diagrama de Fases
  48. 48. <ul><li>Extração por fluído supercrítico </li></ul><ul><li>A solubilidade do naftaleno em CO 2 supercrítico a 45 o C </li></ul>Diagrama de Fases
  49. 49. <ul><li>Extração por fluído supercrítico </li></ul><ul><li>A solubilidade do naftaleno em CO 2 supercrítico a 45 o C </li></ul><ul><li>O material a ser processado é colocado no extrator. O material que se deseja extrair dissolve-se no CO2 supercrítico a alta “P”; aseguir é preciptado no separador quando a pressão de CO2 for reduzida. O CO2 é reciclado por compressor com uma quantidade fresca de material no extrator </li></ul>Diagrama de Fases
  50. 50. <ul><li>O que são os Cristais Líquidos? </li></ul><ul><li>O Cristal Líquido é um estado da matéria intermediário entre o estado sólido e o líquido: um estado mesomórfico (do Grego mesos morphe : entre dois estados). </li></ul><ul><li>O cristal líquido também pode ser definido como sendo um líquido 'orientacionalmente ordenado' ou um sólido 'posicionalmente desordenado‘. </li></ul>Cristais Líquidos
  51. 51. O que são os Cristais Líquidos? Cristais Líquidos
  52. 52. <ul><li>O que é um sólido ? </li></ul><ul><li>Parece óbvio áte uma criança tem uma boa explicação </li></ul><ul><li>Mas para um químico, temos que olhar para sua estrutura atômica, então … </li></ul><ul><li>“ Um sólido é uma substância que apresenta suas partículas constituintes dispostas num arranjo regularmente ordenado” </li></ul>
  53. 53. <ul><li>Seria correto afirmar que os sólidos apresentam volumes e formas definidas ? </li></ul><ul><li>Será ?! </li></ul><ul><li>E a dilatação térmica ? </li></ul><ul><li>Sob o efeito da Pressão o que acontece ? </li></ul>
  54. 54. <ul><li>O que são cristais ? </li></ul><ul><li>Um cristal é um sólido formado por arrajos internos de átomos e moléculas regularmente repetidas, e é distinguido pelas suas faces externas planas. </li></ul><ul><li>Como podemos provar isso ? </li></ul><ul><li>Através da técnica chamada ... </li></ul><ul><li>Difração de Raio X </li></ul><ul><li>Como ondas revelam a estrutura atômica de  cristais?  </li></ul>
  55. 55. <ul><li>Conhecendo a Difração de Raio X </li></ul><ul><li>Como ondas revelam a estrutura atômica de  cristais?  </li></ul>Max von Laue 1879 - 1960 É baseado num conceito muito simples ... Qualquer radiação eletromagnética pode sofrer desvio de sua trajetória, basta passar por uma barreira “grade de difração”. Entendeu ? Há “grade de difração” é uma séria de objetos (lentes ou átomos) colocados de uma maneira regular a uma distância aproximadamente igual à o comprimento de onda da radiação
  56. 56. Conhecendo a Difração de Raio X
  57. 58. <ul><li>A Difratometria de raio X é uma das principais técnica de caracterização microestrutural de matérias cristalinos </li></ul><ul><li>engenharia e ciências dos materiais </li></ul><ul><li>engenharias metalúrgicas, química e de minas </li></ul><ul><li>geociências </li></ul>
  58. 59. <ul><li>Células unitárias </li></ul><ul><li>Sólido cristalino : arranjo definido e bem ordenado de moléculas, átomos ou íons. </li></ul><ul><li>Os cristais têm uma estrutura ordenada, que se repete. </li></ul><ul><li>A menor unidade que se repete em um cristal é uma célula unitária. </li></ul><ul><li>A célula unitária é a menor unidade com toda a simetria de um cristal inteiro. </li></ul><ul><li>Uma pilha tridimensional de células unitárias é a rede cristalina. </li></ul>
  59. 60. Célula unitária Estruturas dos sólidos
  60. 61. <ul><li>Células unitárias </li></ul><ul><li>Três tipos comuns de células unitárias. </li></ul><ul><ul><li>Cúbica primitiva , átomos nas extremidades de um cubo simples, </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>cada átomo é compartilhado por oito células unitárias. </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>Cúbica de corpo centrado (ccc), átomos nos vértices de um cubo mais um no centro do corpo do cubo. </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Os átomos das extremidades são compartilhados por oito células unitárias, e o átomo central está completamente incluso em uma célula unitária. </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>Cúbica de face centrada (cfc), átomos nas extremidades de um cubo mais um átomo no centro de cada face do cubo. </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>os átomos das extremidades são compartilhados por oito células unitárias, e os átomos das faces são compartilhados por duas células unitárias. </li></ul></ul></ul>Estruturas dos sólidos
  61. 62. Células unitárias Estruturas dos sólidos
  62. 63. Células unitárias Estruturas dos sólidos
  63. 64. Células unitárias Estruturas dos sólidos
  64. 65. <ul><li>A estrutura cristalina do cloreto de sódio </li></ul><ul><li>Duas maneiras equivalentes de definir a célula unitária: </li></ul><ul><ul><li>os íons de Cl - (maiores) estão nas extremidades da célula, ou </li></ul></ul><ul><ul><li>os íons de Na + (menores) estão nas extremidades da célula. </li></ul></ul><ul><li>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 - . </li></ul><ul><li>Observe que a célula unitária para o CaCl 2 precisa de duas vezes mais íons Cl - do que íons Ca 2+ . </li></ul>Estruturas dos sólidos
  65. 66. A estrutura cristalina do cloreto de sódio Estruturas dos sólidos
  66. 67. A estrutura cristalina do cloreto de sódio Estruturas dos sólidos
  67. 68. <ul><li>Empacotamento denso de esferas </li></ul><ul><li>Os sólidos têm forças intermoleculares máximas. </li></ul><ul><li>As moléculas podem ser modeladas por esferas. </li></ul><ul><li>Os átomos e íons são esferas. </li></ul><ul><li>Os cristais moleculares são formados através de empacotamento denso de moléculas. </li></ul><ul><li>Racionalizamos a força intermolecular máxima em um cristal através do empacotamento denso de esferas. </li></ul>Estruturas dos sólidos
  68. 69. <ul><li>Empacotamento denso de esferas </li></ul><ul><li>Quando as esferas são empacotadas da maneira mais densa possível, há pequenos espaços entre as esferas adjacentes. </li></ul><ul><li>Os espaços são denominados orifícios intersticiais. </li></ul><ul><li>Um cristal é formado pela superposição de camadas de esferas densamente empacotadas. </li></ul><ul><li>Existe apenas uma posição para a segunda camada de esferas. </li></ul>Estruturas dos sólidos
  69. 70. <ul><li>Empacotamento denso de esferas </li></ul><ul><li>Existem duas opções para a terceira camada de esferas: </li></ul><ul><ul><li>A terceira camada fica eclipsada com a primeira (arranjo ABAB). Esse é chamado de empacotamento denso hexagonal (edh). </li></ul></ul><ul><ul><li>A terceira camada está em uma posição diferente em relação à primeira (arranjo ABCABC). Esse é chamado de empacotamento denso cúbico (edc). </li></ul></ul>Estruturas dos sólidos
  70. 71. Empacotamento denso de esferas Estruturas dos sólidos
  71. 72. <ul><li>Empacotamento denso de esferas </li></ul><ul><li>Cada esfera é cercada por 12 outras esferas (6 em um plano, 3 acima e 3 abaixo). </li></ul><ul><li>Número de coordenação: é o número de esferas que cerca diretamente uma esfera central. </li></ul><ul><li>Os empacotamentos densos hexagonal e cúbico são diferentes das células unitárias cúbicas. </li></ul><ul><li>Se são utilizadas esferas de tamanhos diferentes, as esferas menores são colocadas em orifícios intersticiais. </li></ul>Estruturas dos sólidos
  72. 73. <ul><li>Existem quatro tipos de sólidos: </li></ul><ul><ul><li>Moleculares (formados a partir de moléculas) – normalmente macios, com pontos de ebulição baixos e condutividade ruim. </li></ul></ul><ul><ul><li>Rede covalente (formada de átomos) – muito duros, com pontos de fusão muito altos e condutividade ruim. </li></ul></ul><ul><ul><li>Iônicos (formados de íons) – duros, quebradiços, com pontos de ebulição altos e condutividade ruim. </li></ul></ul><ul><ul><li>Metálicos (formados a partir de átomos de metais) – macios ou duros, pontos de ebulição altos, boa condutividade, maleáveis e dúcteis. </li></ul></ul>Ligação nos sólidos
  73. 74. Ligação nos sólidos
  74. 75. <ul><li>Sólidos moleculares </li></ul><ul><li>Forças intermoleculares: dipolo-dipolo, dispersão de London e ligações de H. </li></ul><ul><li>Forças intermoleculares fracas dão origem a baixos pontos de fusão. </li></ul><ul><li>Gases e líquidos à temperatura ambiente normalmente formam sólidos moleculares em baixa temperatura. </li></ul><ul><li>O empacotamento denso de moléculas é importante (já que elas não são esferas regulares). </li></ul>Ligação nos sólidos
  75. 76. <ul><li>Sólidos covalentes </li></ul><ul><li>Forças intermoleculares: dipolo-dipolo, dispersão de London e ligações de H. </li></ul><ul><li>Átomos mantidos unidos em redes grandes. </li></ul><ul><li>Exemplos: diamante, grafite, quartzo (SiO 2 ), silicone carbide (SiC) e nitrito de boro (BN). </li></ul><ul><li>No diamante: </li></ul><ul><ul><li>Cada átomo de C tem um número de coordenação igual a 4; cada átomo de C é tetraédrico, há um arranjo tridimensional de átomos. </li></ul></ul><ul><ul><li>O diamante é duro e tem um alto ponto de fusão (3550  C). </li></ul></ul>Ligação nos sólidos
  76. 77. Sólidos covalentes Ligação nos sólidos
  77. 78. <ul><li>Sólidos covalentes </li></ul><ul><li>No grafite </li></ul><ul><ul><li>cada átomo de C é ordenado em um anel hexagonal plano; </li></ul></ul><ul><ul><li>camadas de anéis interconectados são sobrepostas; </li></ul></ul><ul><ul><li>a distância entre os átomos de C é próxima à do benzeno (1,42 Å versus 1,395 Å no benzeno); </li></ul></ul><ul><ul><li>a distância entre as camadas é grande (3,41 Å); </li></ul></ul><ul><ul><li>Os elétrons movimentam-se em orbitais deslocalizados (bom condutor). </li></ul></ul>Ligação nos sólidos
  78. 79. <ul><li>Sólidos iônicos </li></ul><ul><li>Íons (esféricos) mantidos unidos por forças eletrostáticas de atração. </li></ul><ul><li>Há algumas classificações simples para tipos de rede iônica. </li></ul>Ligação nos sólidos
  79. 80. Sólidos iônicos Ligação nos sólidos
  80. 81. <ul><li>Sólidos iônicos </li></ul><ul><li>A estrutura do NaCl </li></ul><ul><ul><li>Cada íon tem um número de coordenação igual a 6. </li></ul></ul><ul><ul><li>Rede cúbica de face centrada. </li></ul></ul><ul><ul><li>A proporção cátion-ânion é 1:1. </li></ul></ul><ul><ul><li>Exemplos: LiF, KCl, AgCl e CaO. </li></ul></ul><ul><li>A estrutura do CsCl </li></ul><ul><ul><li>O Cs + tem um número de coordenação igual a 8. </li></ul></ul><ul><ul><li>Diferente da estrutura do NaCl (o Cs + é maior que o Na + ). </li></ul></ul><ul><ul><li>A proporção cátion-ânion é 1:1. </li></ul></ul>Ligação nos sólidos
  81. 82. <ul><li>Sólidos iônicos </li></ul><ul><li>Estrutura da blenda de zinco </li></ul><ul><ul><li>Exemplo típico é o ZnS. </li></ul></ul><ul><ul><li>Os íons de S 2- adotam um arranjo cfc. </li></ul></ul><ul><ul><li>Os íons de Zn 2+ têm um número de coordenação igual a 4. </li></ul></ul><ul><ul><li>Os íons de S 2- são colocados em um tetraedro em volta dos íons de Zn 2+ . </li></ul></ul><ul><ul><li>Exemplo: CuCl. </li></ul></ul>Ligação nos sólidos
  82. 83. <ul><li>Sólidos iônicos </li></ul><ul><li>Estrutura da fluorita </li></ul><ul><ul><li>Exemplo típico CaF 2 . </li></ul></ul><ul><ul><li>Os íons de Ca 2+ tem um arranjo cfc. </li></ul></ul><ul><ul><li>Há duas vezes mais íons de F - do que de Ca 2+ em cada célula unitária. </li></ul></ul><ul><ul><li>Exemplos: BaCl 2 , PbF 2 . </li></ul></ul>Ligação nos sólidos
  83. 84. <ul><li>Sólidos metálicos </li></ul><ul><li>Os sólidos metálicos têm átomos metálicos com arranjos em edh, cfc ou ccc. </li></ul><ul><li>O número de coordenação para cada átomo é 8 ou 12. </li></ul><ul><li>Problema: a ligação é forte demais para a dispersão de London e não há elétrons suficientes para ligações covalentes. </li></ul><ul><li>Solução: os núcleos de metal flutuam em um mar de elétrons. </li></ul><ul><li>Os metais conduzem porque os elétrons estão deslocalizados e são volúveis. </li></ul>Ligação nos sólidos
  84. 85. Ligação nos sólidos
  85. 86. <ul><li>Nos Livros </li></ul><ul><ul><li>BRADY, James E. HUMISTON, Gerard E. Química Geral - Vol.1. LTC, 2006. – Cap. 4 – Ligação Química Conceitos Gerais e Cap. 5 – Ligação Covalente e Estrutura Molecular </li></ul></ul><ul><ul><li>RUSSELL, John B., Química Geral – Vol.1. MAKRON Books, 2ª. Edição – Cap. 4 – Gases, Cap. 9 – Sólidos e Cap.10 – Líquidos e Mudanças de Estado </li></ul></ul><ul><li>Q.Geral Ap. a Eng. – Cap.8 – Moléculas e Materiais </li></ul><ul><li>Na Internet </li></ul><ul><li>O Estado Gasoso – Aula Virtual (UFSC) </li></ul><ul><li>http:// www.qmc.ufsc.br/quimica/pages/aulas/gas_page1.html </li></ul>Onde Estudar a Aula de Hoje
  86. 87. <ul><li>Aula Prática – 2º.Experimento - 15/05 </li></ul><ul><li>Aula 6 - Estados da Matéria - Sólidos, Líquidos e Gases (continuação) – 14/05 </li></ul>Na Próxima Aula Veremos ... Química Geral e Exp
  87. 88. <ul><li>BROWN, Theodore L - Química A Ciência Central (9ª. Edição) – Pearson – Cap. 11 – Forças Intermoleculares Líquidos e Sólidos </li></ul><ul><li>Click na imagem para visitar o site do livro </li></ul><ul><li>Conteúdo baseado no Livro Texto </li></ul>Conteúdo da Apresentação
  88. 89. <ul><li>Slide 10 – animação da molécula da água e formação das ligações de hidrogênio - http://www.johnkyrk.com/ </li></ul><ul><li>Slide 30 – Simulação da curva de aquecimento da água – LAPEQ – Laboratório de Pesquisa e Ensino de Química e Tecnologias Educativas – FEUSP - http://quimica.fe.usp.br/ </li></ul><ul><li>Slide 40 – Animação – Diagrama de Fases – Recursos visuais do Livro Texto – Química A Ciência Central, disponível no link: http://wps.prenhall.com/br_brown_quimica_9/ </li></ul><ul><li>Slides 56 e 57 – Animações - A difração de raios X por um cristal de acordo com a teoria de W. L. Bragg (Cap. 04 Fig. 4.1) e Fotos de dois aparelhos de difratometria de raios X: um produzido em 1922 (a) e outro (b) em 2005. - http://www.cienciadosmateriais.org/ </li></ul>Referências - Animações
  89. 90. <ul><li></li></ul>Prof. Nelson Virgilio Engenheiro Químico – UFBA Esp. Processos Petroquímicos e Eng. Química (Bolonha-Itália) [email_address] Contato

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