Ciências da Natureza e suas

Apresentação em tema: "Ciências da Natureza e suas"— Transcrição da apresentação:

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

2 O que mantém os átomos unidos???
QUÍMICA, 1º Ano do Ensino Médio Ligação covalente O que mantém os átomos unidos??? Imagem: Doublecompile / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported Por que cada tipo de agrupamento apresenta propriedades características?? O que acontece quando dois átomos se ligam??? Por que persistem os agrupamentos de átomos???

3 Observe as imagens QUÍMICA, 1º Ano do Ensino Médio Ligação covalente
Imagem: Glane23 / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported Observe as imagens Imagem: Estrutura 3D do Sal (NaCl) / H. Hoffmeister / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Imagem: ArnoldReinhold / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported

4 QUÍMICA, 1º Ano do Ensino Médio Ligação covalente
Imagem: Llez / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported Imagem: Molécula de Dextrose / Ljfa-ag / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported Imagem: Glane23 / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported

5 Quais as diferenças entre essas substâncias???
QUÍMICA, 1º Ano do Ensino Médio Ligação covalente Quais as diferenças entre essas substâncias??? O que difere açúcar de sal??? Imagem: Doublecompile / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported

6 Sabemos que... alto ponto de fusão; baixo ponto de fusão;
QUÍMICA, 1º Ano do Ensino Médio Ligação covalente Sabemos que... Imagem: ArnoldReinhold / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported Imagem: Glane23 / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported alto ponto de fusão; alta solubilidade em água; alta condutividade elétrica. baixo ponto de fusão; alta solubilidade em água; não conduz corrente elétrica.

7 E tem mais... QUÍMICA, 1º Ano do Ensino Médio Ligação covalente
Composto iônico Composto molecular Imagem: Estrutura 3D do Sal (NaCl) / H. Hoffmeister / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Imagem: Molécula de Dextrose / Ljfa-ag / 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.

8 A B A atração eletrostática...
QUÍMICA, 1º Ano do Ensino Médio Ligação covalente A atração eletrostática... Na natureza, observa-se que as substâncias se formam porque os átomos tendem a um estado energético mais estável, de menor energia. A B Quando dois átomos estão afastados, praticamente não existe uma interação entre eles. À medida que se aproximam, passam a atuar forças de atração entre o núcleo de cada um dos átomos e os elétrons do outro.

9 QUÍMICA, 1º Ano do Ensino Médio
Ligação covalente 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.

10 QUÍMICA, 1º Ano do Ensino Médio
Ligação covalente Esclarecendo... Em um átomo isolado, os elétrons se encontram sob a influência de apenas um núcleo e dos outros elétrons do próprio átomo. Porém, quando outro átomo se aproxima, estes elétrons passam a sofrer a influência de outro núcleo e de outros elétrons. Imagem: SEE-PE

11 QUÍMICA, 1º Ano do Ensino Médio
Ligação covalente Sendo assim... A interação pode produzir atração entre os átomos e, com isso, um novo arranjo eletrônico energeticamente mais favorável é produzido. 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

12 A ligação química então acontece...
QUÍMICA, 1º Ano do Ensino Médio Ligação covalente 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 ocorre Formação 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.

13 Potencial de ionização???
QUÍMICA, 1º Ano do Ensino Médio Ligação covalente 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. Imagem: Doublecompile / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported Valência??? Potencial de ionização??? Afinidade eletrônica???

14 Valência... Estabilidade Regra do Octeto
QUÍMICA, 1º Ano do Ensino Médio Ligação covalente 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. He F Estabilidade Regra do Octeto

15 A camada de valência é a última camada de distribuição eletrônica.
QUÍMICA, 1º Ano do Ensino Médio Ligação covalente E não esqueça... A camada de valência é a última camada de distribuição eletrônica. Imagem: Camada de valência do Níquel / Greg Robson / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported

16 Cuidado com as exceções à regra do octeto.
QUÍMICA, 1º Ano do Ensino Médio Ligação covalente Sobre a regra do octeto... Para obter estabilidade, os átomos doam, recebem ou compartilham elétrons. Com isso, passam a apresentar configuração eletrônica semelhante à dos gases nobres. 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.

17 Existem três classes de exceções à regra do octeto…
QUÍMICA, 1º Ano do Ensino Médio Ligação covalente Existem três classes de exceções à regra do octeto… 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. Imagem: Magnus Manske / US Department of Health and Human Services / United States Public domain. 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.

18 E o que dizer do potencial de ionização e da afinidade eletrônica?
QUÍMICA, 1º Ano do Ensino Médio Ligação covalente 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

19 E não podemos esquecer a polaridade das ligações...
QUÍMICA, 1º Ano do Ensino Médio Ligação covalente 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. Uma molécule de oxigênio O2 Quando os átomos possuem a mesma eletronegatividade, a ligação é chamada de ligação covalente apolar.

20 E quando dois átomos com polaridades diferentes se ligam???
QUÍMICA, 1º Ano do Ensino Médio Ligação covalente 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. Imagem: Bin im Gartem / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported Quanto maior for a diferença de eletronegatividade entre os átomos, maior será a polaridade da ligação formada.

21 Interações ou forças de Van der Waals
QUÍMICA, 1º Ano do Ensino Médio Ligação covalente Sobre as interações moleculares... Forças intermoleculares são as forças que ocorrem entre uma molécula e a molécula vizinha. Interações ou forças de Van der Waals Explicam as temperaturas de fusão e de ebulição de substâncias formadas por moléculas apolares. 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.

22 Curiosidade... “Lagartixa de Van der Walls”
QUÍMICA, 1º Ano do Ensino Médio Ligação covalente Curiosidade... “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. Imagem: Manzurur Rahman Khan / Creative Commons Attribution 3.0 Unported

23 QUÍMICA, 1º Ano do Ensino Médio
Ligação covalente E continua... 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,  (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.

24 Forças Intermoleculares: dipolo - dipolo...
QUÍMICA, 1º Ano do Ensino Médio Ligação covalente Forças Intermoleculares: dipolo - dipolo... São características de moléculas polares. Imagem: Shizhao / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 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.

25 Forças Intermoleculares: dipolo - dipolo induzido...
QUÍMICA, 1º Ano do Ensino Médio Ligação covalente Forças Intermoleculares: dipolo - dipolo induzido... O momento de dipolo de um átomo ou molécula apolar num campo elétrico externo é chamado de Dipolo Induzido3. 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. C3H6O C6H14 Imagem: SEE-PE

26 QUÍMICA, 1º Ano do Ensino Médio
Ligação covalente 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

27 Explicando fenômenos... “A tensão superficial da água”
QUÍMICA, 1º Ano do Ensino Médio Ligação covalente Explicando fenômenos... “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. Imagem: Bandan / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unporte

28 Continuando a explicar fenômenos...
QUÍMICA, 1º Ano do Ensino Médio Ligação covalente Continuando a explicar fenômenos... 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. Imagem: Roger McLassus / Creative Commons Atribuição-Partilha nos Termos da Mesma Licença 3.0 Unported

29 E como representar uma ligação covalente???
QUÍMICA, 1º Ano do Ensino Médio Ligação covalente 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. Moléculas de ar Oxigênio O Óxido nitroso N2O Dióxido de Carbono CO2 E como representar uma ligação covalente??? Clorofluorcarbono CFC Metano CH4 Ozônio O3 Oxigênio Hidrogênio Carbono Nitrogênio Cloro Fluor

30 QUÍMICA, 1º Ano do Ensino Médio
Ligação covalente Símbolo de Lewis... Esta notação consiste numa representação esquemática da camada de valência de cada átomo (representados por pontos ou cruzes). C H N O F a) C H N O F b)

31 Substâncias moleculares
QUÍMICA, 1º Ano do Ensino Médio Ligação covalente Vamos às características... Existem dois tipos de substâncias formadas por ligações covalentes: as substâncias moleculares e os sólidos covalentes. Substâncias moleculares 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.

32 Os compostos moleculares e os sólidos covalentes...
QUÍMICA, 1º Ano do Ensino Médio Ligação covalente Os compostos moleculares e os sólidos covalentes... Não possuem íons; possuem moléculas. Imagem: Grafite / Karelj / Domínio Público. São de baixa condução de corrente elétrica quando puras. Apresentam baixas temperaturas de fusão e de ebulição (não resistem ao calor).

33 Podem ser sólidos, líquidos ou gasosos.
QUÍMICA, 1º Ano do Ensino Médio Ligação covalente Os compostos moleculares e os sólidos covalentes... Podem ser sólidos, líquidos ou gasosos. Imagem: Diamante / Mario Sarto / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported Quando em solução aquosa, se houver formação de íons (ionização), passam a conduzir corrente elétrica. Geralmente, são insolúveis em água. A solubilidade em água vai depender da polaridade da molécula.

34 QUÍMICA, 1º Ano do Ensino Médio
Ligação covalente Vamos exercitar??? 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)

35 QUÍMICA, 1º Ano do Ensino Médio Ligação covalente
REFERÊNCIAS MACHADO, A. H.; MORTIMER, E. F.; Química. v. 1, Editora Scipione REIS, M.; Química – Meio Ambiente – Cidadania – Tecnologia. v. 1, Editora FTD, 2011 Revista Eletrônica do Departamento de Química da Universidade Federal de Santa Catarina – UFSC

36 Tabela de Imagens n° 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 Unported 24/08/2012 3a Estrutura 3D do Sal (NaCl) / H. Hoffmeister / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 3b Glane23 / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported 3c ArnoldReinhold / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported 4a Molécula de Dextrose / Ljfa-ag / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported 4b Llez / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported 4c 5 6a 6b

37 Tabela de Imagens n° do slide
direito da imagem como está ao lado da foto link do site onde se consegiu a informação Data do Acesso 7a Estrutura 3D do Sal (NaCl) / H. Hoffmeister / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 24/08/2012 7b Molécula de Dextrose / Ljfa-ag / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported 10 SEE-PE Acervo SEE-PE. 11a Modelo molecular / Mstroeck / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported 11b Modelo 3D de Molécula / Chemitorium / Creative Commons CC0 1.0 Universal Public Domain Dedication 13 Doublecompile / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported 15 Camada de valência do Níquel / Greg Robson / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported 17 Magnus Manske / US Department of Health and Human Services / United States Public domain.

38 Tabela de Imagens n° do slide
direito da imagem como está ao lado da foto link do site onde se consegiu a informação Data do Acesso 20 Bin im Gartem / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported 24/08/2012 22 Manzurur Rahman Khan / Creative Commons Attribution 3.0 Unported 24 Shizhao / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 25 SEE-PE Acervo SEE-PE. 26 Chem540f09grp6 / Domínio Público 27 Bandan / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unporte 28 Roger McLassus / Creative Commons Atribuição-Partilha nos Termos da Mesma Licença 3.0 Unported 32 Grafite / Karelj / Domínio Público. 33 Diamante / Mario Sarto / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported 34 Doublecompile / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported