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5- Moléculas na Troposfera 5- Moléculas na Troposfera ESCOLA BÁSICA E SECUNDÁRIA DE VELAS Física e Química A – 10º ano 1.

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1 5- Moléculas na Troposfera 5- Moléculas na Troposfera ESCOLA BÁSICA E SECUNDÁRIA DE VELAS Física e Química A – 10º ano 1

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

3 Física e Química A | 10º ano 3 Ano Lectivo 2010/ Modelo covalente de ligação química Ligação covalente Uma ligação química em que os electrões responsáveis pela ligação são partilhados pelos dois átomos que se ligam designa-se 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.

4 Física e Química A | 10º ano 4 Ano Lectivo 2010/ Modelo covalente de ligação química Como se formam as ligações covalentes? 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. 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.

5 Física e Química A | 10º ano 5 Ano Lectivo 2010/ Modelo covalente de ligação química Ligação covalente Uma ligação química em que os electrões responsáveis pela ligação são partilhados pelos dois átomos que se ligam designa-se 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.

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

7 Física e Química A | 10º ano 7 Ano Lectivo 2010/ 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 ligaçãoOrdem de ligação Simples1 Dupla2 Tripla3

8 Física e Química A | 10º ano 8 Ano Lectivo 2010/ 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 ligaçãoOrdem de ligaçãoEnergia de ligação (KJ/mol) N2N2 Tripla3946 O2O2 Dupla2497 F2F2 Simples1159

9 Física e Química A | 10º ano 9 Ano Lectivo 2010/ 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. OrdemForça Energia Estabilidade Reactividad e Nas moléculas diatómicas a reactividade diminui com o aumento da ordem de ligação.

10 Física e Química A | 10º ano 10 Ano Lectivo 2010/ Os parâmetros da ligação covalente PARÂMETROS DA LIGAÇÃO COVALENTE Molécula diatómica Tipo de ligaçãoOrdem de ligaçãoComprimento de ligação (pm) N - NSimples1147 N Dupla2125 N Tripla3110 O comprimento da ligação entre dois átomos iguais diminui com o aumento da ordem de ligação (aumento da energia de ligação). ENERGIA DE LIGAÇÃOCOMPRIMENTO DE LIGAÇÃO Numa molécula, o comprimento de ligação entre dois átomos é a distância média entre os respectivos núcleos, na posição de maior estabilidade.

11 Física e Química A | 10º ano 11 Ano Lectivo 2010/ Os parâmetros da ligação covalente PARÂMETROS DA LIGAÇÃO COVALENTE ENERGIA DE LIGAÇÃOCOMPRIMENTO DE LIGAÇÃO OrdemForça Energia Comprimento Reactividad e Nas moléculas diatómicas o comprimento de ligação diminui com o aumento da ordem de ligação.

12 Física e Química A | 10º ano 12 Ano Lectivo 2010/ Os parâmetros da ligação covalente PARÂMETROS DA LIGAÇÃO COVALENTE ENERGIA DE LIGAÇÃOEm 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.

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

14 Física e Química A | 10º ano 14 Ano Lectivo 2010/ 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

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

16 Física e Química A | 10º ano 16 Ano Lectivo 2010/ 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.

17 Física e Química A | 10º ano 17 Ano Lectivo 2010/ 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. 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. 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.

18 Física e Química A | 10º ano 18 Ano Lectivo 2010/ 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.

19 Física e Química A | 10º ano 19 Ano Lectivo 2010/ 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: 1.Representar a sua estrutura de Lewis. 2.Contar o número de pares electrónicos em torno do átomo central (importante: nesta contagem, ligações duplas ou triplas são consideradas como um único par). 3.Aplicar a correspondência da tabela ao lado. 4.Suprimir os vértices da geometria que corresponda a pares de electrões não-ligantes. PARES ELECTRÓNICOS EM TORNO DO ÁTOMO CENTRAL GEOMETRIA 2Linear 3Triangular plana 4Tetraédrica

20 Física e Química A | 10º ano 20 Ano Lectivo 2010/ A forma das moléculas: geometria molecular Exercícios: Para praticares o que acabaste de aprender, resolve os exercícios das páginas 163, 164 e 165.


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