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

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

2 5.1. MODELO COVALENTE DE LIGAÇÃO QUÍMICA
Ano Lectivo 2010/2011 Física e Química A | 10º ano 5.1. MODELO COVALENTE DE LIGAÇÃO QUÍMICA

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5.1. Modelo covalente de ligação química 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 Ano Lectivo 2010/2011 Física e Química A | 10º ano

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5.1. Modelo covalente de ligação química 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. Ano Lectivo 2010/2011 Física e Química A | 10º ano

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5.1. Modelo covalente de ligação química 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 Ano Lectivo 2010/2011 Física e Química A | 10º ano

6 5.2. OS PARÂMETROS DA LIGAÇÃO COVALENTE
Ano Lectivo 2010/2011 Física e Química A | 10º ano 5.2. OS PARÂMETROS DA LIGAÇÃO COVALENTE

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5.2. Os parâmetros da ligaçao covalente 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. Tipo de ligação Ordem de ligação Simples 1 Dupla 2 Tripla 3 Ano Lectivo 2010/2011 Física e Química A | 10º ano

8 Energia de ligação (KJ/mol)
5.2. Os parâmetros da ligaçao covalente 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. Molécula diatómica Tipo de ligação Ordem de ligação Energia de ligação (KJ/mol) N2 Tripla 3 946 O2 Dupla 2 497 F2 Simples 1 159 Ano Lectivo 2010/2011 Física e Química A | 10º ano

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5.2. Os parâmetros da ligaçao covalente 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 Estabilidade Reactividade Energia Nas moléculas diatómicas a reactividade diminui com o aumento da ordem de ligação. Ano Lectivo 2010/2011 Física e Química A | 10º ano

10 Comprimento de ligação (pm)
5.2. Os parâmetros da ligação covalente PARÂMETROS DA LIGAÇÃO COVALENTE 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. ENERGIA DE LIGAÇÃO Molécula diatómica Tipo de ligação Ordem de ligação Comprimento de ligação (pm) N - N Simples 1 147 N  N Dupla 2 125 N  N Tripla 3 110 O comprimento da ligação entre dois átomos iguais diminui com o aumento da ordem de ligação (aumento da energia de ligação). Ano Lectivo 2010/2011 Física e Química A | 10º ano

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5.2. Os parâmetros da ligação covalente PARÂMETROS DA LIGAÇÃO COVALENTE ENERGIA DE LIGAÇÃO COMPRIMENTO DE LIGAÇÃO Ordem Força Comprimento Reactividade Energia Nas moléculas diatómicas o comprimento de ligação diminui com o aumento da ordem de ligação. Ano Lectivo 2010/2011 Física e Química A | 10º ano

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5.2. Os parâmetros da ligação covalente 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 Ano Lectivo 2010/2011 Física e Química A | 10º ano

13 5.3. LIGAÇÃO QUÍMICA NAS MOLÉCULAS QUE EXISTEM NA TROPOSFERA
Ano Lectivo 2010/2011 Física e Química A | 10º ano 5.3. LIGAÇÃO QUÍMICA NAS MOLÉCULAS QUE EXISTEM NA TROPOSFERA

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5.3. Ligação química nas moléculas que existem na troposfera Moléculas de di-hidrogénio; dioxigénio; diazoto; água; amoníaco; metano e dióxido de carbono. Ver manual páginas 156 à 159 Ano Lectivo 2010/2011 Física e Química A | 10º ano

15 5.4. A FORMA DAS MOLÉCULAS: GEOMETRIA MOLECULAR
Ano Lectivo 2010/2011 Física e Química A | 10º ano 5.4. A FORMA DAS MOLÉCULAS: GEOMETRIA MOLECULAR

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5.4. A forma das moléculas: geometria molecular 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. Ano Lectivo 2010/2011 Física e Química A | 10º ano

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5.4. A forma das moléculas: geometria molecular 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. Ano Lectivo 2010/2011 Física e Química A | 10º ano

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5.4. A forma das moléculas: geometria molecular 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. Ano Lectivo 2010/2011 Física e Química A | 10º ano

19 5.4. A forma das moléculas: geometria molecular
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. PARES ELECTRÓNICOS EM TORNO DO ÁTOMO CENTRAL GEOMETRIA 2 Linear 3 Triangular plana 4 Tetraédrica Ano Lectivo 2010/2011 Física e Química A | 10º ano

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5.4. A forma das moléculas: geometria molecular Exercícios: Para praticares o que acabaste de aprender, resolve os exercícios das páginas 163, 164 e 165. Ano Lectivo 2010/2011 Física e Química A | 10º ano