Propriedades Físicas dos Compostos Orgânicos - Forças Intermoleculares - Ponto de Fusão - Ponto de Ebulição - Polaridade - Solubilidade.

Apresentação em tema: "Propriedades Físicas dos Compostos Orgânicos - Forças Intermoleculares - Ponto de Fusão - Ponto de Ebulição - Polaridade - Solubilidade."— Transcrição da apresentação:

1 Propriedades Físicas dos Compostos Orgânicos - Forças Intermoleculares - Ponto de Fusão - Ponto de Ebulição - Polaridade - Solubilidade

2 Polaridade A polaridade de uma molécula refere-se às concentrações de cargas da nuvem eletrônica em volta da molécula. É possível uma divisão em duas classes distintas: moléculas polares e apolares.molécula

3 Polaridade - Molécula Conceitos para Relembrar I: Molécula: é um conjunto eletricamente neutro de dois ou mais átomos unidos por pares de elétrons que se comportam como uma única partícula.átomos elétrons partícula Propriedades Físicas

4 Polaridade – Molécula e Átomo Conceito para Relembrar II: Molécula: Quando iniciou-se o estudo e formulação da teoria atômica, era dado o nome de átomo a qualquer entidade química que poderia ser considerada fundamental e indivisível. As observações no comportamento dos gases levaram ao conceito de átomo como unidade básica da matéria e relacionada ao elemento químico, desta forma, houve uma distinção da molécula como "porção fundamental de todo composto", obtida pela união de vários átomos por ligações de natureza diferente.átomo elemento químico Propriedades Físicas

5 Polaridade – Molécula e Átomo Conceitos para Relembrar III: Basicamente, o átomo abriga em seu núcleo partículas elementares de carga elétrica positiva (prótons) e neutra (nêutrons), este núcleo atômico é rodeado por uma nuvem de elétrons em movimento contínuo (eletrosfera). A maioria dos elementos não são estáveis, por isso, quando dois átomos se aproximam, há uma interação das núvens eletronicas entre si. Esta interação se dá também com os núcleos dos respectivos Atómos, isto acaba por torná-los estáveis. Os átomos se ligam e formam agregados de moléculas.eletrosfera

6 Polaridade Molécula polar - A soma vetorial, dos vetores de polarização é diferente de zero. Moléculas polares possuem maior concentração de carga negativa numa parte da nuvem e maior concentração positiva noutro extremo. Propriedades Físicas

7 Molécula apolar - A soma vetorial, dos vetores de polarização é nula. Nas moléculas apolares, a carga eletrônica está uniformemente distribuída, ou seja, não há concentração. Polaridade

8 A concentração de cargas (em moléculas polares) ocorre quando os elementos ligantes possuem uma diferença de eletronegatividade. Esta diferença significa que um dos átomos (o de maior eletronegatividade) atrai os elétrons da nuvem com maior força, o que faz concentrar neste a maior parte das cargas negativas.eletronegatividadecargas negativas Propriedades Físicas

9 Ligação de dois átomos iguais resulta em moléculas apolares. Ex: O 2, N 2, Cl 2. Mas não é necessário serem dois átomos iguais para haver apolaridade, como por exemplo dos compostos alcanos.O 2N 2Cl 2 alcanos Toda ligação de dois átomos diferentes resulta em polarização, já que os átomos possuirão eletronegatividades diferentes. Exemplo: HCl, CaO, NaCl.HClCaONaCl Polaridade

10 A distribuição espacial dos átomos que formam uma molécula depende das propriedades químicas e do tamanho destes. Quando muito eletronegativos os átomos formam ligações geralmente covalentes, pois apresentam aspecto equilibrado e simétrico.eletronegativos Se houver maior afinidade sobre os elétrons compartilhados, a distribuição espacial é deformada e modificam-se os ângulos da ligação, que passa a ser polar. Propriedades Físicas

11 Polaridade No caso das substâncias iônicas, é nítida a diferença no que se refere à força de atração entre os elétrons, estes se deslocam de um átomo para outro. No caso do sal de cozinha,(cloreto de sódio - NaCl), no estado sólido, consiste de íons positivos de sódio e íons negativos de cloro. As forças elétricas existentes entre esses íons formam os seus cristais.cristais

12 Polaridade - Eletronegatividade Conceitos para Relembrar IV Conceitos para Relembrar IV : A Eletronegatividade é uma propriedade periódica que mede a tendência relativa de um átomo ou molécula em atrair elétrons, quando combinado em uma ligação química. Com sentido oposto à eletronegatividade usa-se o termo eletropositividade.propriedade periódica eletropositividade Propriedades Físicas

13 Os valores da eletronegatividade são determinados quando os átomos estão combinados. Por isso, para os gases nobres, que em condições normais são inertes, não apresentam valor de eletronegatividade. gases nobres Polaridade - Eletronegatividade

14 Polaridade – Eletronegatividade Conceitos para Relembrar V: A eletronegatividade de um átomo está intimamente relacionada com o seu raio atômico: Quanto menor o raio atômico, maior a atração que o núcleo do átomo exerce sobre o elétron que vai adquirir, portanto maior a sua eletronegatividade. Como conseqüência, esta propriedade tende a crescer na tabela periódica:

15 Polaridade – Eletronegatividade Da esquerda para a direita e de e baixo para cima. Concluindo-se que o elemento mais eletronegativo da tabela é o flúor.flúor Propriedades Físicas

16 Polaridade Tabela de Eletronegatividade Propriedades Físicas

17 Forças Intermoleculares Forças intermoleculares são as forças que ocorrem entre uma molécula e a molécula vizinha. Durante as mudanças de estado da matéria ocorre somente um afastamento ou uma aproximação das moléculas, ou seja, forças moleculares são rompidas ou formadas. Propriedades Físicas

18 Forças intermoleculares têm origem eletrônica: surgem de uma atração eletrostática entre nuvens de elétrons e núcleos atômicos. São fracas, se comparadas às ligações covalentes ou iônicas. Forças Intermoleculares

19 Força ou atração de Van der Waals Podem surgir de 3 fontes: 1. Dipolo-dipolo (ou Dipolo permanente - Dipolo permanente) 2. Dipolo-dipolo induzido (ou Dipolo induzido – Dipolo induzido) ou ainda Forças de dispersão ou Forças de London ** 3. Pontes de Hidrogênio ou Ligação de Hidrogênio ** reconhecida pelo físico polonês Fritz London Propriedades Físicas

20 Força de Van der Walls 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. Propriedades Físicas

21 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 possuissem 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 responsável.

22 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 lagartixas

23 Forças Intermoleculares 1. Dipolo- Dipolo São características de moléculas polares. Propriedades Físicas

24 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 e ligeiramente mais "positivo" e o outro é ligeiramente mais "negativo". A tendência é destas moléculas se alinharem, e interagirem umas com as outras, por atração eletrostática entre os dipolos opostos.

25 Forças Intermoleculares 1. Dipolo – Dipolo Em algumas moléculas o centro das cargas positivas não coincide com o centro das cargas negativas, mesmo na ausência de campos elétricos externos. Estas moléculas são chamadas polares, e possuem momento** de dipolo permanente.

26 Forças Intermoleculares 1. Dipolo – Dipolo Note que o oxigênio é mais eletronegativo que o carbono. Isto torna a ligação C-O polar. As moléculas do éter representado ao lado não podem realizar ligações de hidrogênio porque falta o H deficiente em elétrons (mas possuem o par eletrônico não ligante disponível para a formação da ligação de hidrogênio). Propriedades Físicas

27 Forças Intermoleculares 2. Dipolo – Dipolo Induzido Ocorre quando a molécula é apolar. A presença de moléculas que tem dipolos permanentes podem distorcer a distribuição de carga elétrica em outras moléculas vizinhas, mesmo as que não possuem dipolos (apolares), através de uma polarização induzida. Propriedades Físicas

28 Forças Intermoleculares 2. Dipolo – Dipolo Induzido O momento de dipolo de um átomo ou molécula apolar num campo elétrico externo é chamado de Dipolo Induzido. Propriedades Físicas

29 Se o campo elétrico for não uniforme, haverá uma força elétrica resultante não nula atuando sobre o dipolo:Esta é a força responsável pela conhecida atração de pequeninos pedaços de papel por um pente carregado.

30 Forças Intermoleculares 2. Dipolo – Dipolo Induzido Normalmente hidrocarbonetos (substâncias formadas apenas por Hidrogênio e Carbono) são consideradas apolares: apesar do átomo de carbono ser mais eletronegativo que o átomo de hidrogênio, esta diferença de eletronegatividade não é significativa.

31 Nesta situação (interação dipolo induzido-dipolo induzido) o que importa é a área superficial. Quanto maior for esta área, maior será a interação.

32 Forças Intermoleculares 2. Dipolo – Dipolo Induzido Em um determinado instante, o centro de carga negativa dos elétrons e de carga positiva do núcleo atômico poderia não coincidir. Esta flutuação eletrônica poderia transformar as moléculas apolares, tal como o benzeno, em dipolos tempo- dependentes, mesmo que, após um certo intervalo de tempo, a polarização média seja zero. Propriedades Físicas

33 Forças Intermoleculares 2. Dipolo – Dipolo Induzido Estes dipolos instantâneos não podem orientar-se para um alinhamento de suas moléculas, mas eles podem induzir a polarização das moléculas adjacentes, resultando em forças atrativas.

34 Forças Intermoleculares 3. Pontes de Hidrogênio Quando um átomo de hidrogênio liga-se por covalência a um átomo mais eletronegativo mantém uma afinidade residual por outro átomo eletronegativo, apresentando uma tendência à carga positiva. Por exemplo, um átomo de hidrogênio (receptor de elétrons) pode atuar como uma ponte entre dois átomos de oxigênio (doador de elétrons), ligando-se a um deles por ligação covalente e ao outro por forças eletrostáticas. Propriedades Físicas

35 Forças Intermoleculares 3. Pontes de Hidrogênio Ocorre quando existe um átomo de H deficiente em elétrons e um par eletrônico disponível (principalmente em grupos -OH e -NH ). Propriedades Físicas

36 Forças Intermoleculares 3. 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 intermoleculares Propriedades Físicas

37 Forças Intemoleculares 3. Pontes de Hidrogênio - Água Água A água, deve possuir um tipo de interação diferenciado. O que acontece é que os hidrogênios ligados ao oxigênio é que formam o lado "positivo" do dipolo permanente desta molécula. O átomo de hidrogênio é formado por apenas um próton e um elétron. Como o elétron é fortemente atraído pelo oxigênio, na água, este próton encontra-se desprotegido. Propriedades Físicas

38 A água possui, então, um dipolo bastante forte, com uma das cargas (positiva) bastante localizada. Este próton pode interagir com as regiões negativas (o oxigênio) de outras moléculas de água, resultando em uma forte rede de ligações intermoleculares.