Ciências da Natureza e suas Tecnologias - Química Ensino Médio, 1º Ano Ligação covalente.

Ciências da Natureza e suas Tecnologias - Química

Ensino Médio, 1º AnoLigação covalente

Imagem: Doublecompile / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported

Por que cada tipo de agrupamento

apresenta propriedades

características??

O que mantém os átomos unidos???

Por que persistem os

agrupamentos de átomos???

O que acontece quando dois átomos se ligam???

QUÍMICA, 1º Ano do Ensino MédioLigação covalente

Observe as imagens


Imag

em: E

stru

tura

3D

do

Sal

(NaC

l) / H

. Hof

fmei

ster

/ C

reat

ive

Com

mon

s A

ttrib

utio

n-S

hare

Alik

e 3.

0

Imag

em: G

lane

23 /

Cre

ativ

e C

omm

ons

Attr

ibut

ion-

Sha

re A

like

3.0

Unp

orte

dIm

agem

: Arn

oldR

einh

old

/ Cre

ativ

e C

omm

ons

Attr

ibut

ion-

Sha

re A

like

3.0

Unp

orte

d


Imagem: Molécula de Dextrose / Ljfa-ag / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported

Imagem: Llez / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported

Imagem: Glane23 / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported

Quais as diferenças entre essas

substâncias??? O que difere

açúcar de sal???



Sabemos que...

• alto ponto de fusão;• alta solubilidade em água;• alta condutividade

elétrica.

• baixo ponto de fusão;• alta solubilidade em

água;• não conduz corrente

elétrica.


Imag

em: A

rnol

dRei

nhol

d / C

reat

ive

Com

mon

s A

ttrib

utio

n-S

hare

Alik

e 3.

0 U

npor

ted

Imagem: Glane23 / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported

A ligação iônica ou eletrovalente ocorre por meio da transferência de elétrons de um átomo para outro.

Na ligação covalente ou molecular, os átomos se mantêm fortemente unidos pela relação de equilíbrio entre as cargas.

Composto iônico Composto molecular

E tem mais...


Imag

em: E

stru

tura

3D

do

Sal

(NaC

l) / H

. H

offm

eist

er /

Cre

ativ

e C

omm

ons

Attr

ibut

ion-

Sha

re A

like

3.0

Imag

em: M

oléc

ula

de D

extro

se /

Ljfa

-ag

/ Cre

ativ

e C

omm

ons

Attr

ibut

ion-

Sha

re

Alik

e 3.

0 U

npor

ted

Na natureza, observa-se que as substâncias se formam porque os átomos tendem a um estado energético mais estável, de menor energia.

Quando dois átomos estão afastados, praticamente não existe uma interação entre eles.

A atração eletrostática...

À medida que se aproximam, passam a atuar forças de atração entre o núcleo de cada um dos átomos e os elétrons do outro.


A B

Continuando...

Ao mesmo tempo, atuam forças de repulsão entre os núcleos e também entre

os elétrons dos dois átomos. A predominância das forças de atração faz com que os átomos se aproximem cada vez mais, diminuindo a energia do sistema, até alcançarem uma distância tal que a energia é mínima.


Porém, quando outro átomo se aproxima, estes elétrons passam a sofrer a influência de outro núcleo e de outros elétrons.

Em um átomo isolado, os elétrons se encontram sob a influência de apenas um núcleo e dos outros elétrons do próprio átomo.

Esclarecendo...


Imagem: SEE-PE

A interação pode produzir atração entre os átomos e, com isso, um novo arranjo eletrônico energeticamente mais favorável é produzido.

Sendo assim...

Quase todos os átomos possuem a capacidade de se combinar para formar espécies mais complexas.


Imagem: Modelo molecular / Mstroeck / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported

Imagem: Modelo 3D de Molécula / Chemitorium / Creative Commons CC0 1.0 Universal Public Domain Dedication

A ligação química então acontece...

Quando ocorre o equilíbrio entre as forças de atração e repulsão e os elétrons de cada um dos átomos são atraídos igualmente pelos dois núcleos.

Quando ocorre O que ocorreFormação da ligação

química. Energia do sistema diminui.

Ruptura de uma ligação química.

Deve-se fornecer energia ao sistema.

Reações químicas. Rearranjo de átomos quando algumas ligações são formadas e

outras quebradas.


Mas, falando em ligação covalente...Dois átomos iguais se unem para compartilhar seus elétrons de valência porque a matéria formada apresenta geralmente maior potencial de ionização e menor afinidade eletrônica, ou seja, torna-se mais estável em relação à tendência de os elétrons escaparem do sistema.

Valência???

Potencial de ionização???

Afinidade eletrônica???



Valência...Capacidade que um átomo tem de perder, ganhar ou compartilhar elétrons. Essa capacidade é medida pelo número de elétrons que foram ganhos ou perdidos ou compartilhados.

Estabilidade

Regra do Octeto


He F

A camada de valência é a última camada de distribuição eletrônica.

E não esqueça...


Imag

em: C

amad

a de

val

ênci

a do

Níq

uel /

Gre

g R

obso

n / C

reat

ive

Com

mon

s A

ttrib

utio

n-S

hare

Alik

e 3.

0 U

npor

ted

Para obter estabilidade, os átomos doam, recebem ou compartilham elétrons. Com isso, passam a apresentar configuração eletrônica semelhante à dos gases nobres.

Sobre a regra do octeto...

Cuidado com as exceções à

regra do octeto.

Os gases nobres possuem 8 elétrons em sua camada de valência. A única exceção é o Hélio, que possui 2 elétrons na camada de valência. Todos são estáveis, não necessitando realizar ligações químicas para adquirir estabilidade.


1. moléculas com número ímpar de elétrons:

2. moléculas nas quais um átomo tem menos de um octeto, ou seja, moléculas deficientes em elétrons (relativamente raro): o exemplo mais típico é o BF3.

Existem três classes de exceções à regra do octeto…

N O N O

3. moléculas nas quais um átomo tem mais do que um octeto, ou seja, moléculas com expansão de octeto. Os átomos do 3º período em diante podem acomodar mais de um octeto.


Imag

em: M

agnu

s M

ansk

e / U

S

Dep

artm

ent o

f Hea

lth a

nd

Hum

an S

ervi

ces

/ Uni

ted

Sta

tes

Pub

lic d

omai

n.

E o que dizer do potencial de ionização e da afinidade eletrônica?

É a energia requerida para retirar um elétron do átomo (PI). A afinidade eletrônica é a energia liberada quando um átomo recebe um elétron (AE).


Afinidade Eletrônica Energia de ionização

E não podemos esquecer a polaridade das ligações...

Olhando para uma molécula de oxigênio vemos que ela tem os dois átomos iguais. Nesse caso, dizemos que elas têm a mesma eletronegatividade, que pode ser definida como a intensidade com que um átomo ligado atrai elétrons da ligação química. Quando os átomos possuem a mesma eletronegatividade, a ligação é chamada de ligação covalente apolar.


Uma molécule de oxigênio O2

E quando dois átomos com polaridades diferentes se ligam???Nesse caso, a nuvem eletrônica não estará uniformemente distribuída; ela estará mais densa junto ao átomo mais eletronegativo. Essa ligação passa a ser chamada ligação covalente polar.

Quanto maior for a diferença de eletronegatividade entre os átomos, maior será a polaridade da ligação formada.


Imagem: Bin im Gartem / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported

Sobre as interações moleculares...

Interações ou forças de

Van der Waals

Explicam as temperaturas de fusão e de ebulição de substâncias formadas por moléculas apolares.

Forças intermoleculares são as forças que ocorrem entre uma molécula e a molécula vizinha.

Esta força é produzida pela correlação dos movimentos dos elétrons de um átomo, com os movimentos dos elétrons de outro átomo tendendo a se aproximar para atingir a distância de energia mínima. Quanto maior o número de elétrons de que a molécula dispõe, mais polarizável será e, portanto, maior será a atração de Van der Waals.


“Lagartixa de Van der Walls”

Uma dúvida cruel tem atormentado muitos cientistas: como, de fato, a lagartixa consegue caminhar pelas paredes, mesmo no teto? Alguns sugeriram que suas patas possuíssem microventosas. Entretanto, todas as tentativas de se provar a existência de tais ventosas falharam: as lagartixas possuem tal comportamento mesmo sob vácuo ou sobre uma superfície muito lisa e molhada. Em 1960, o alemão Uwe Hiller sugeriu que um tipo de força atrativa, entre as moléculas da parede e as moléculas da pata da lagartixa, fosse a responsável1.

Curiosidade...


Imag

em: M

anzu

rur R

ahm

an K

han

/ Cre

ativ

e C

omm

ons

Attr

ibut

ion

3.0

Unp

orte

d

Hiller sugeriu que estas forças fossem as forças intermoleculares de van der Waals. Tudo bem que elas mantenham moléculas unidas, mas... uma lagartixa? Poucos deram crédito à sugestão de Hiller. Até que, em um exemplar recente da revista Nature, Autumn escreveu o artigo “Full, Adhesive force of a single gecko foot-hair " (Autumn, K.et al., Nature 405, 681-685 (2000), trazendo evidências de que, de fato, são forças intermoleculares as responsáveis pela adesão da pata da lagartixa à parede. Mais precisamente, entre a superfície e as moléculas dos Setae, pelos microscópicos que cobrem as patas das lagartixas1.

E continua...


http://htmlimg3.scribdassets.com/65f5qnsg74hg6lq/images/14-1ab4ddb3bd.jpg





Forças Intermoleculares: dipolo - dipolo...

São características de moléculas polares.As moléculas de alguns materiais, embora eletricamente neutras, podem possuir um dipolo elétrico permanente. Devido a alguma distorção na distribuição da carga elétrica, um lado da molécula é ligeiramente mais "positivo" e o outro é ligeiramente mais "negativo". A tendência é a de essas moléculas se alinharem e interagirem umas com as outras, por atração eletrostática entre os dipolos opostos2.


Imag

em: S

hizh

ao /

Cre

ativ

e C

omm

ons

Attr

ibut

ion-

Sha

re A

like

3.0

Forças Intermoleculares: dipolo - dipolo induzido...

A presença de moléculas que têm dipolos permanentes pode distorcer a distribuição de carga elétrica em outras moléculas vizinhas, mesmo as que não possuem dipolos (apolares), através de uma polarização induzida3.

O momento de dipolo de um átomo ou molécula apolar num campo elétrico externo é chamado de Dipolo Induzido3.


Dipolo-dipolo induzido

C3H6O C6H14

Imag

em: S

EE

-PE

Pontes de hidrogênio...

Ligação hidrogênio: ocorre entre átomos de hidrogênio ligados a elementos como o oxigênio, flúor ou nitrogênio, com átomos de O, N ou F de outras moléculas. Esta interação é a mais intensa de todas as forças intermoleculares4.


Imagem: Chem540f09grp6 / Domínio Público

“A tensão superficial da água”

Como consequência das fortes interações intermoleculares, a água apresenta algumas propriedades especiais. Alguns insetos, por exemplo, podem andar sobre ela. Uma lâmina de barbear, se colocada horizontalmente, também flutua na água. Isto se deve à tensão superficial da água, uma propriedade que faz com que o líquido se comporte como se tivesse uma membrana elástica em sua superfície. Esse fenômeno pode ser observado em quase todos os líquidos e é o responsável pela forma esférica de gotas ou bolhas do líquido4.

Explicando fenômenos...


Imagem: Bandan / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unporte

A razão é que as moléculas de água interagem muito mais fortemente com suas vizinhas do que com as moléculas do ar, na interface. As moléculas que estão no interior da gota, por exemplo, interagem com outras moléculas em todas as direções; as moléculas da superfície, por outro lado, interagem somente com moléculas que estão no líquido, nas suas laterais ou logo abaixo. Este desbalanço de forças intermoleculares faz com que essas moléculas da superfície sejam atraídas para o interior do líquido4.

Continuando a explicar fenômenos...


Imag

em: R

oger

McL

assu

s / C

reat

ive

Com

mon

s A

tribu

ição

-Par

tilha

no

s Te

rmos

da

Mes

ma

Lice

nça

3.0

Unp

orte

d

Voltando à ligação covalente, é importante ressaltar...

A ligação covalente geralmente é feita entre os não metais e não metais, hidrogênio e não metais e hidrogênio com hidrogênio. A ligação covalente

envolve o compartilhamento de um par de elétrons entre dois átomos.

E como representar uma ligação covalente???


Oxigênio Hidrogênio Carbono Nitrogênio Cloro Fluor

Clorofluorcarbono CFC Metano CH4 Ozônio O3

Oxigênio O2 Óxido nitroso N2O Dióxido de Carbono CO2

Moléculas de ar

Esta notação consiste numa representação esquemática da camada de valência de cada átomo (representados por pontos ou cruzes).

Símbolo de Lewis...


C

H

H

HH N

H

HH O

H

H F H

a)

C

H

H

HH N

H

HH O

H

H F H

b)

Vamos às características...

Substâncias moleculares

Existem dois tipos de substâncias formadas por ligações covalentes: as substâncias moleculares e os sólidos covalentes.

São compostos que só apresentam ligações covalentes entre seus átomos, intramoleculares, mas não entre moléculas, intermolecular.

Sólidos covalentes

Sólido cristalino formado somente por ligações covalentes. Formam macromoléculas.


Os compostos moleculares e os sólidos covalentes...

Não possuem íons; possuem moléculas.

São de baixa condução de corrente elétrica

quando puras.Apresentam baixas

temperaturas de fusão e de ebulição (não

resistem ao calor).


Imagem: Grafite / Karelj / Domínio Público.

Podem ser sólidos, líquidos ou gasosos.

Geralmente, são insolúveis em água. A

solubilidade em água vai depender da polaridade

da molécula.

Os compostos moleculares e os sólidos covalentes...

Quando em solução aquosa, se houver formação de íons

(ionização), passam a conduzir corrente

elétrica.


Imagem: Diamante / Mario Sarto / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported

Monte esquemas de Lewis e forme moléculas com os átomos abaixo. Em seguida, utilize bolas de isopor e palitos e tente representar as moléculas formadas.

a) K(Z = 19) b) Ca (Z = 20) c) C(Z = 6) d) F(Z = 9) e) S(Z = 16) f ) N (Z = 7) g) O(Z = 8) h) H(Z = 1)

Vamos exercitar???


REFERÊNCIAS

Revista Eletrônica do Departamento de Química da Universidade Federal de Santa Catarina – UFSC

http://www.qmc.ufsc.br/qmcweb/

MACHADO, A. H.; MORTIMER, E. F.; Química. v. 1, Editora Scipione. 2011. REIS, M.; Química – Meio Ambiente – Cidadania – Tecnologia. v. 1, Editora FTD, 2011


Tabela de Imagensn° do slide

direito da imagem como está ao lado da foto

link do site onde se consegiu a informação Data do Acesso

2 Doublecompile / Creative Commons

Attribution-Share Alike 3.0 Unportedhttp://commons.wikimedia.org/wiki/File:DrawingIntellectGirl.svg

24/08/2012

3a Estrutura 3D do Sal (NaCl) / H. Hoffmeister / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:NaCl-Ionengitter.png

24/08/2012

3b Glane23 / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Pringles_chips.JPG

24/08/2012

3c ArnoldReinhold / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Salt_shaker.agr.jpg

24/08/2012

4a Molécula de Dextrose / Ljfa-ag / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Dextrose.png

24/08/2012

4b Llez / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Ipomoea_batatas_006.JPG

24/08/2012

4c Glane23 / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Demerara_sugar-1.JPG

24/08/2012

5 Doublecompile / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:DrawingIntellectGirl.svg

24/08/2012

6a ArnoldReinhold / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Salt_shaker.agr.jpg

24/08/2012

6b Glane23 / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Demerara_sugar-1.JPG

24/08/2012




7a Estrutura 3D do Sal (NaCl) / H. Hoffmeister /

Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:NaCl-Ionengitter.png

24/08/2012

7b Molécula de Dextrose / Ljfa-ag / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Dextrose.png

24/08/2012

10 SEE-PE Acervo SEE-PE. 24/08/201211a Modelo molecular / Mstroeck / Creative

Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:C60a.png 24/08/2012

11b Modelo 3D de Molécula / Chemitorium / Creative Commons CC0 1.0 Universal Public Domain Dedication

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Neopentane_Molecule_3D_X.jpg

24/08/2012



24/08/2012

15 Camada de valência do Níquel / Greg Robson / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Capa_electr%C3%B3nica_028_N%C3%ADquel.svg

24/08/2012

17 Magnus Manske / US Department of Health and Human Services / United States Public domain.

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Mol_geom_BF3.PNG

24/08/2012




20 Bin im Gartem / Creative Commons

Attribution-Share Alike 3.0 Unportedhttp://commons.wikimedia.org/wiki/File:H2O_Kalottenmodell_und_St%C3%A4bchenmodell_8126.JPG

24/08/2012

22 Manzurur Rahman Khan / Creative Commons Attribution 3.0 Unported

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:HouseLizard.JPG

24/08/2012

24 Shizhao / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:VanderWaals_forze_attrattive.png

24/08/2012

25 SEE-PE Acervo SEE-PE. 24/08/201226 Chem540f09grp6 / Domínio Público http://commons.wikimedia.org/wiki/

File:Revisited_Glutamic_Acid_Lysine_salt_bridge.png

24/08/2012

27 Bandan / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unporte

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Danby_Insect.jpg

24/08/2012

28 Roger McLassus / Creative Commons Atribuição-Partilha nos Termos da Mesma Licença 3.0 Unported

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:2006-01-15_coin_on_water_retouched.jpg?uselang=pt-br

24/08/2012

32 Grafite / Karelj / Domínio Público. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Grafit_1.jpg?uselang=pt-br

24/08/2012

33 Diamante / Mario Sarto / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Brillanten.jpg

24/08/2012



24/08/2012

Ciências da Natureza e suas Tecnologias - Química Ensino Médio, 1º Ano Ligação covalente.

Documents

Transcript of Ciências da Natureza e suas Tecnologias - Química Ensino Médio, 1º Ano Ligação covalente.