UNIDADE 2 – Na atmosfera da Terra: radiação, matéria e estrutura

1. ESCOLA BÁSICA E SECUNDÁRIA DE VELAS Física e Química A – 10º ano 5- Moléculas na Troposfera UNIDADE 2 – Na atmosfera da Terra: radiação, matéria e estrutura

2. Ano Lectivo 2010/2011 5.1. MODELO COVALENTE DE LIGAÇÃO QUÍMICA

3. 5.1. Modelo covalente de ligação química Ano Lectivo 2010/2011 Ligação covalente Chama-se ligação química ao conjunto das forças que mantêm os átomos unidos e que são fundamentalmente de natureza electrostática. Quanto maior for a diferença entre a energia das moléculas e a soma das energias, dos átomos que as constituem, mais fortes são as ligações e mais estáveis são as moléculas. Uma ligação química em que os electrões responsáveis pela ligação são partilhados pelos dois átomos que se ligam designa-se ligação covalente

4. 5.1. Modelo covalente de ligação química Ano Lectivo 2010/2011 Como se formam as ligações covalentes? A primeira tentativa bem sucedida para explicar a formaçõa de ligações covalentes foi apresentada por Lewis em 1916; a sua aplicação prática é muito utilizada, por permitir determinar facilmente a estrutura de muitas moléculas simples. • Outras teorias desenvolvidas: • Teoria de Ligação de Valência (TLV), que considera que as ligações resultam da sobreposição das orbitais atómicas de cada um dos átomos que se ligam; • Teoria das Orbitais Moleculares (TOM). Que explica a ligação como resultado da combinação das orbitais atómicas, com a formação de orbitais moleculares, assim designadas por abrangerem toda a molécula.

5. 5.1. Modelo covalente de ligação química Ano Lectivo 2010/2011 Ligação covalente Chama-se ligação química ao conjunto das forças que mantêm os átomos unidos e que são fundamentalmente de natureza electrostática. Quanto maior for a diferença entre a energia das moléculas e a soma das energias, dos átomos que as constituem, mais fortes são as ligações e mais estáveis são as moléculas. Uma ligação química em que os electrões responsáveis pela ligação são partilhados pelos dois átomos que se ligam designa-se ligação covalente

6. Ano Lectivo 2010/2011 5.2. OS PARÂMETROS DA LIGAÇÃO COVALENTE

7. 5.2. Os parâmetros da ligaçao covalente Ano Lectivo 2010/2011 PARÂMETROS DA LIGAÇÃO COVALENTE As ligações covalentes são caracterizadas por um certo conjunto de parâmetros: a ordem de ligação, a energia de ligação, o comprimento de ligação e o ângulo da ligação. ORDEM DE LIGAÇÃO A ordem de ligação é igual ao número de pares de electrões partilhados pelos átomos que se ligam. A ordem de ligação é um parâmetro importante, uma vez que está relacionada com o comprimento e com a energia de ligação.

8. 5.2. Os parâmetros da ligaçao covalente Ano Lectivo 2010/2011 PARÂMETROS DA LIGAÇÃO COVALENTE ENERGIA DE LIGAÇÃO A energia de ligação é a quantidade de energia libertada na formação da ligação e é, em valor absoluto, igual à energia de dissociação (quantidade de energia absorvida na ruptura dessa ligação). Em geral, quanto maior for a ordem de ligação entre dois átomos, maior é a força de atracção entre os núcleos, ou seja, maior é a energia de ligação. Nas moléculas diatómica, a reactividade é tanto maior quanto menor for a energia da ligação; a energia de ligação é, em valor absoluto, igual à energia de dissociação e, quanto mais baixa for esta, mais fácil é romper a ligação entre os dois átomos.

9. 5.2. Os parâmetros da ligaçao covalente Ano Lectivo 2010/2011 PARÂMETROS DA LIGAÇÃO COVALENTE ENERGIA DE LIGAÇÃO Admitindo que a força da ligação aumenta com a ordem de ligação, é possível concluir que a reactividade das moléculas diminui com o aumento da ordem das ligações. Ordem Força Energia Estabilidade Reactividade Nas moléculas diatómicas a reactividade diminui com o aumento da ordem de ligação.

10. 5.2. Os parâmetros da ligação covalente Ano Lectivo 2010/2011 PARÂMETROS DA LIGAÇÃO COVALENTE ENERGIA DE LIGAÇÃO COMPRIMENTO DE LIGAÇÃO Numa molécula, o comprimento de ligação entre dois átomos é a distância média entre os respectivos núcleos, na posição de maior estabilidade. O comprimento da ligação entre dois átomos iguais diminui com o aumento da ordem de ligação (aumento da energia de ligação).

11. 5.2. Os parâmetros da ligação covalente Ano Lectivo 2010/2011 PARÂMETROS DA LIGAÇÃO COVALENTE ENERGIA DE LIGAÇÃO COMPRIMENTO DE LIGAÇÃO Ordem Força Energia Comprimento Reactividade Nas moléculas diatómicas o comprimento de ligação diminui com o aumento da ordem de ligação.

12. 5.2. Os parâmetros da ligação covalente Ano Lectivo 2010/2011 PARÂMETROS DA LIGAÇÃO COVALENTE • Em suma… • Comp. ligação simples >comp. ligação dupla >comp. ligação tripla • Energia Ligação simples < energia Ligação dupla < energia ligação tripla • A um maior comprimento de ligação corresponde uma maior energia de ligação e reciprocamente. ENERGIA DE LIGAÇÃO

13. Ano Lectivo 2010/2011 5.3. LIGAÇÃO QUÍMICA NAS MOLÉCULAS QUE EXISTEM NA TROPOSFERA

14. 5.3. Ligação química nas moléculas que existem na troposfera Ano Lectivo 2010/2011 Moléculas de di-hidrogénio; dioxigénio; diazoto; água; amoníaco; metano e dióxido de carbono. Ver manual páginas 156 à 159

15. Ano Lectivo 2010/2011 5.4. A FORMA DAS MOLÉCULAS: GEOMETRIA MOLECULAR

16. 5.4. A forma das moléculas: geometria molecular Ano Lectivo 2010/2011 GEOMETRIA MOLECULAR • Forma como os átomos que constituem a molécula se distribuem no espaço; • As moléculas diatómicas são necessariamente lineares ( linha que une os dois átomos) • No caso das moléculas poliatómicas há várias geometrias possíveis, o que depende do modo como os átomos se ligam entre si, mais concretamente dos ângulos de ligação.

17. 5.4. A forma das moléculas: geometria molecular Ano Lectivo 2010/2011 ÂNGULOS DE LIGAÇÃO Ângulo de ligação é o ângulo interno formado pela intersecção das duas linhas rectas que passam pelo meio do átomo central e pelo meio de dois átomos ligados a ele. Numa molécula de água o ângulo entre as duas ligações O-H é igual a 104,45º e o comprimento das ligações é igual a 95,8 pm. Quanto menos electrões não-ligantes tiver átomo central, maiores serão os ângulos das ligações, dada a repulsão que os electrões não-ligantes exercem sobre os electrões das ligações. Os ângulos das ligações variam, também, com o raio do átomo central e com o raio dos átomos ligados.

18. 5.4. A forma das moléculas: geometria molecular Ano Lectivo 2010/2011 PREVISÃO DA GEOMETRIA DAS MOLÉCULAS Método baseado na Teoria da Repulsão dos Pares Electrónicos da Camada de Valência: - considera-se que as moléculas apresentam a geometria que as torna mais estáveis, ou seja, a que minimiza a repulsão electrostática entre os pares de electrões existentes ao redor do átomo central (que se repelem mutuamente, por possuírem cargas com o mesmo sinal); - Quanto mais afastados estiverem esses pares electrónicos menor será a repulsão. • A repulsão (em termos relativos) é: • - maior entre pares de electrões não ligantes; • intermédia entre pares ligantes e pares não ligantes; • e menor entre pares ligantes.

19. 5.4. A forma das moléculas: geometria molecular Ano Lectivo 2010/2011 PREVISÃO DA GEOMETRIA DAS MOLÉCULAS As moléculas adquirem a geometria que minimiza as repulsões entre os pares de electrões existentes ao redor do átomo central, que sejam usados nas ligações (ligantes), quer sejam pares não-ligantes. Uma forma prática de prever a geometria de uma molécula é: Representar a sua estrutura de Lewis. Contar o número de pares electrónicos em torno do átomo central (importante: nesta contagem, ligações duplas ou triplas são consideradas como um único par). Aplicar a correspondência da tabela ao lado. Suprimir os vértices da geometria que corresponda a pares de electrões não-ligantes.

20. 5.4. A forma das moléculas: geometria molecular Ano Lectivo 2010/2011 Exercícios: Para praticares o que acabaste de aprender, resolve os exercícios das páginas 163, 164 e 165.