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Carregado porProfª Alda Ernestina
Aula polaridade, geometria molecular e forças intermoleculares
O documento discute geometria molecular, polaridade de moléculas e ligações intermoleculares. Apresenta os fatores que determinam a geometria molecular de moléculas com diferentes números de átomos e explica como a eletronegatividade dos átomos define o caráter polar ou apolar das ligações químicas e moléculas. Também descreve os três tipos de forças intermoleculares e como elas influenciam propriedades como ponto de ebulição e solubilidade.
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- 1. Disciplina: Química Profª: AldaErnestina 25/06/2015 1 Pré-Vestibular Samora Machel Universidade Federal do Rio de Janeiro Polaridade, geometria molecular e ligações intermoleculares
- 2. Geometria molecular Teoria darepulsão dos pares de elétrons da camada de valência “Ao redor do átomo central, os pares eletrônicos ligantes e os não ligantes se repelem entre si e se afastam ao máximo uns dos outros” Retrata o arranjo tridimensional dos átomos em uma molécula,ou seja, a forma da molécula .. .. H O H H O H .. .. 180° 104.5 ° Na molécula de água os pares de elétrons não ligantes do oxigênio se repelem, diminuindo o ângulo da ligação de 180° para 104.5 ° A geometria molecular então depende de dois fatores, a quantidade de átomos ligados ao átomo central e a presença de pares eletrônicos não ligantes
- 3. Moléculas com 2átomos A geometria de uma molécula com apenas 2 átomos será sempre LINEAR FH H Cl O O Na geometria linear o ângulo de ligação é de 180°
- 4. Moléculas com 3átomos A geometria de uma molécula com 3 átomos pode ser: Na geometria angular o ângulo de ligação é de 116.8° quando há um par não ligante e de 104.5 ° quando há 2 pares LINEAR – se o átomo central NÃO apresentar par de elétrons não ligantes O C O H C N BeH2 CO2 HCN ANGULAR – se o átomo central apresentar um ou mais pares de elétrons não ligantes O H H S O O O O O H2O SO2 O3 .. .. .. ..
- 5. Moléculas com 4átomos A geometria de uma molécula com 4 átomos pode ser: TRIGONAL PLANA – se o átomo central NÃO apresentar par de elétrons não ligantes TRIGONAL PIRAMIDAL – se o átomo central apresentar par (es) de elétrons não ligantes .. .. .. B H HH S O OO F F F B BH3 SO3 BF3 N H HH P Cl ClCl NH3 PCl3 120° Ângulo de 107°
- 6. Moléculas com 5átomos Uma molécula com 5 átomos apresenta geometria TETRAÉDRICA formando um ângulo de ligação de 109.5° CH4 H H H H C CCl4 Cl Cl Cl Cl C 109.5°C Compostos orgânicos que apresentam somente ligações simples apresentam geometria tetraérica
- 7. Moléculas com 6ou 7 átomos Uma molécula com 6 átomos apresenta geometria BIPIRÂMIDE TRIGONAL Uma molécula com 7 átomos apresenta geometria OCTAÉDRICA PCl5 SF6
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- 11. Eletronegatividade e ligaçõesquímicas Eletronegatividade – é a capacidade que um átomo tem de atrair para si os elétrons que ele compartilha com outro átomo em uma ligação covalente Quanto maior a eletronegatividade maior a força com que o átomo “puxa” para si os elétrons compartilhados
- 12. Polarização das ligações Apolaridade de uma ligação é expressa pela diferença de eletronegatividade (∆) entre os átomos ligados e de acordo com seu valor podemos classificar as ligações em: O acúmulo de cargas elétricas em determinada região é denominado pólo e pode ser de dois tipos maior concentração de elétrons menor concentração de elétrons ∆= 0 ∆ = 0,1 até 1,7 ∆ > 1,7 Toda ligação iônica é polar, pois produz íons
- 13. Ligação covalente APOLAR Apresentamomento dipolar igual a zero (µ = 0), ocorre quando dois átomos iguais se ligam ∆ = 2,1 – 2,1 = 0 ∆ = 3,5 – 3,5 = 0 ∆ = 4,0 – 4,0 = 0 ∆ = 3,0 – 3,0 = 0 F2 H2 O2 H H Cl Cl Cl2 O O F F Como os átomos que se ligam são iguais a eletronegatividade é a mesma e nenhum “puxa” mais os elétrons do que o outro
- 14. Ligação covalente POLAR Apresentamomento dipolar diferente de zero (µ ≠ 0), ocorre quando dois átomos diferentes se ligam H Cl ∆ = 3,0 – 2,1 = 0,9 H Cl +δ -δ H F ∆ = 4,0 – 2,1 = 1,9 H F +δ -δ C O ∆ = 3,5 – 2,5 = 1,0 C O +δ -δ Neste caso o átomo mais eletronegativo sempre “puxa” mais os elétrons do que o outro e o momento dipolar (µ) é orientado no sentido do átomo menos eletronegativo para o mais eletronegativo µ µ µ
- 15. Vamos praticar? Eletronegatividade: H= 2.1; Cl = 3.0
- 16. Eletronegatividade: S= 2.5;H = 2.1; C = 2.5; Na = 0.9
- 17. Polaridade das moléculas Asmoléculas também apresentam polaridade, que depende do tipo de ligação química (polar ou apolar) e da geometria molecular Uma molécula polar apresenta pólos, devido à distribuição desigual dos elétrons nas ligações que as compõe e sob a ação de um campo elétrico se orientam. O mesmo não ocorrem com as moléculas apolares
- 18. Moléculas Apolares Apresentam momentodipolar resultante igual a zero ( ) Uma molécula será apolar quando: 1) Todas as ligações que a compõe forem apolares 2) A soma total dos momentos dipolares for igual a zero Ligação apolar H2 Molécula apolar Ligação apolar Cl2 Molécula apolar Ligação apolar O2 Molécula apolar H H Cl Cl O O CO2, BeH2 e BF3 apesar de apresentarem ligações polares são moléculas apolares devido a geometria molecular, pois em ambos os casos os vetores se anulam
- 19. Moléculas Polares Apresentam momentodipolar resultante diferente de zero ( ) Molécula de HF é polar Molécula de CHCl3 é polar N H H H H F O H H C H Cl Cl Cl µ = 1.91 D µ = 1.84 D Molécula de H2O é polar Molécula de NH3 é polar µ = 1.48 D E a molécula de metano (CH4) é polar? .. .. ..
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- 21. Eletronegatividade: Si =1.8; O = 3.5; C = 2.5; Cl = 3.0; P = 2.1; H = 2.1; Be = 1.6
- 22. Forças intermoleculares (ligaçõesintermoleculares) Forças que mantém as moléculas unidas em um composto covalente Determinam as mudanças de estados físicos São de 3 tipos: forças de London; dipolo-dipolo permanente e ligações de hidrogênio O éter evapora mais rapidamente do que a água, pois a força intermolecular que mantém suas moléculas unidas é mais fraca Então dizemos que o éter é mais volátil (evapora mais rapidamente) que a água
- 23. Forças de London(dipolo instantâneo – dipolo induzido ) Esse tipo de força intermolecular ocorre entre moléculas apolares Uma molécula mesmo sendo apolar, devido ao movimento dos elétrons pode momentaneamente ficar polarizada e por indução elétrica provocar a polarização de uma molécula vizinha Molécula apolar Molécula apolar dipolo instantâneo dipolo instantâneo Surge então uma atração elétrica muito fraca que mantém as moléculas unidas Por serem forças muito fracas, as moléculas unidas por este tipo de força apresentam baixos pontos de ebulição (são voláteis) e constituem geralmente substâncias gasosas H2, O2, N2, CO2, CH4, Cl2, He, Ne, Ar As forças de London são as forças intermoleculares mais fracas que existem e são também conhecidas por forças de VAN DER WALLS
- 24. Forças Dipolo –Dipolo (dipolo permanente) Esse tipo de força intermolecular ocorre entre moléculas polares O pólo negativo de uma molécula atrai o pólo positivo da molécula vizinha, de forma que a molécula apresenta um dipolo permanente Esse tipo de força intermolecular ocorre em substâncias polares como: HCl, HBr, H2S, CO, CHCl3, SO3 As forças dipolo-dipolo permanente são cerca de 10 vezes mais fortes que as forças de London e por isso provocam pontos de ebulição mais elevados HCl P ebulição = 50.5 °C H2 P ebulição = - 252.8 °C Forças dipolo-dipolo permanente Forças de London
- 25. Ligações por pontesde hidrogênio Tipo especial de ligação dipolo-dipolo permanente que ocorre em entre moléculas que apresentam átomo de hidrogênio ligados á átomos muito eletronegativos como: FLÚOR, OXIGÊNIO ou NITROGÊNIO (FON) É o tipo de força intermolecular mais forte que há e ocorre em substâncias polares como: HF NH3 H2O
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- 28. Ligações por pontesde hidrogênio e os cabelos Os fios de cabelos são formados por proteínas, principalmente queratina O formato do cabelo depende das forças intermoleculares que atuam na queratina, que são de dois tipos: pontes de hidrogênio e pontes de enxofre A alta temperatura do secador ou da chapinha é suficiente para romper essas ligações, tornando o cabelo liso e pronto para ser moldado Princípio de funcionamento dos alisantes Os alisantes são formulados com ácidos ou bases capazes de romper as ligações de enxofre do cabelo, permitindo moldá-lo
- 29. Forças intermoleculares eponto de ebulição Para que uma substância entre em ebulição é necessário que as forças intermoleculares sejam rompidas. Dois fatores interferem no ponto de ebulição das substâncias covalentes: 1) Tipo de força intermolecular – quanto mais forte for a interação, maior será o ponto de ebulição da substância HCl H2 Aumento do ponto de ebulição H2 H2 H2O Peb = -258,8 °C Peb = 50,5 °C Peb = 100 °C
- 30. Forças intermoleculares eponto de ebulição 2)Tamanho da molécula – em moléculas com o mesmo tipo de interação quanto maior a molécula, maior será o ponto de ebulição CH4 CH3CH3 CH3CH2CH3 CH3CH2CH2CH3 CH3CH2CH2CH2CH3 CH3CH2CH2CH2CH2CH3 Forças de London Temperaturadeebulição CH3OH CH3CH2OH CH3CH2CH2OH CH3CH2CH2CH2OH CH3CH2CH2CH2CH2OH CH3CH2CH2CH2CH2CH2OH Ponte de hidrogênio O ponto de ebulição aumenta com o aumento do tamanho da cadeia
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- 34. Forças intermoleculares esolubilidade O tipo de força intermolecular também influencia na solubilidade das substâncias covalentes, que geralmente obedece à regra do “semelhante dissolve semelhante” H2O e etanol se misturam pois o etanol é capaz de fazer ligações de hidrogênio com as moléculas de água H2O e óleo não se misturam pois o óleo (forças de London) não é capaz de fazer ligações de hidrogênio com a água
- 35. Mas por queo etanol que é polar se mistura com gasolina? O etanol apesar de ser polar é solúvel tanto em água (polar), quanto em gasolina (apolar) pois contém grupos apolares e polares CH3 CH2 OH Parte apolar (Solúvel em gasolina) Parte polar (Solúvel em água) Quanto maior a cadeia carbônica menos solúvel em água Etanol – solúvel tanto em água quanto em gasolina CH2 CH2 CH2 CH3 OH Parte apolar (Solúvel em gasolina) Parte polar (Solúvel em água) Como a parte apolar é bem maior que a polar, o butanol é insolúvel em água
- 36. São vitaminas insolúveisem água pois apresentam grande cadeia carbônica e poucos grupos polares capazes de fazer ligações de hidrogênio com a água Vitaminas Lipossolúveis OH CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH2 OH CH3 O OH CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3CH3 CH3 Vitamina A Vitamina E Vitamina D As vitaminas A, D e E são apolares e por isso lipossolúveis (solúveis em gorduras)
- 37. Vitaminas Hidrossolúveis N N N + S OH CH3 NH2 CH3 NN N H N OH CH3CH3 O O OH OH OH O O OH OH OH OH São vitaminas solúveis em água pois apresentam muitos grupos polares capazes de fazer ligação hidrogênio com as moléculas de água Vitamina B1 Vitamina B2 Vitamina C As vitaminas B1, B2 e C são polares e por isso hidrossolúveis (solúveis em água)
- 38. Vitaminas Hidrossolúveis N N N + S OH CH3 NH2 CH3 NN N H N OH CH3CH3 O O OH OH OH O O OH OH OH OH São vitaminas solúveis em água pois apresentam muitos grupos polares capazes de fazer ligação hidrogênio com as moléculas de água Vitamina B1 Vitamina B2 Vitamina C As vitaminas B1, B2 e C são polares e por isso hidrossolúveis (solúveis em água)
- 39. Como funcionam ossabões Os sabões são produzidos a partir da reação entre óleos graxos (gorduras) ou óleos vegetais e uma base forte (NaOH) e por esse motivo apresenta duas partes, uma lipofílica (solúvel em gordura) e outra hidrofílica (solúvel em água)
- 40. Solubilidade dos gasesem água A maioria dos gases têm suas moléculas unidas por forças de London e por este motivo apresentam baixa solubilidade em água, pois interagem fracamente com as moléculas de água Nos refrigerantes o CO2 é solúvel pois está a alta pressão dentro da garrafa Mas então como são feitos os refrigerantes?
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