Polaridade e Geometria Molecular

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1 Polaridade e Geometria Molecular Prof. Leandro Zatta Prof. Leandro Zatta 1

2 Conceitos Prof. Leandro Zatta 2 Eletronegatividade Polaridade de ligação Momentos de dipolo Geometria molecular Modelo de ligação

3 Questionamentos Prof. Leandro Zatta 3 Como a força de atração de elétrons influência as propriedades de um composto? Onde se localizam os elétrons envolvidos em uma ligação química entre dois átomos diferentes? Os átomos podem se organizar com qualquer orientação espacial? O que controla o ângulo de uma ligação química?

4 Eletronegatividade Prof. Leandro Zatta 4 Valendo 1 milhão... O que é eletronegatividade?

5 Eletronegatividade Prof. Leandro Zatta 5 Definição: habilidade de um átomo em atrair elétrons para si em uma ligação. Como é medida? Escala proposta por Linus Pauling Relações com Tabela periódica Eletronegatividade: habilidade de um átomo em atrair elétrons para si em uma ligação. Energia de ionização: Mede quão fortemente um átomo segura seus elétrons

6 Prof. Leandro Zatta 6 Eletronegatividade Relacione eletronegatividade e energia de ionização

7 Prof. Leandro Zatta 7

8 Eletronegatividade Recordando: Tabela proposta por Linus Pauling Prof. Leandro Zatta 8

9 Eletronegatividade e Polaridade de ligação Prof. Leandro Zatta 9 Como prever polaridade entre dois átomos? Escala proposta por Linus Pauling Tendências Tabela periódica Composto F 2 HF LiF Diferença de eletronegativa 4,0 4,0 = 0 4,0-2,1 = 1,9 4,0 1,0 = 3,0 Tipo de ligação Covalente apolar Covalente polar Iônica Representação F F δ + δ H F δ + δ Li F

10 Prof. Leandro Zatta 10 Momentos de dipolo Devido a diferença de eletronegatividade entre dois átomos o centro de carga positiva pode ou não coincidir com o centro de carga negativo. Notação de seta: Indica o deslocamento da densidade eletrônica. + lado positivo da molécula lado negativo da molécula É um vetor expresso em μ Valor do vetor relatado em debye (D) μ = Qr Valor em Coulomb metro

11 Prof. Leandro Zatta 11 Momentos de dipolo Aplicação: Ajuda a determinar propriedades do composto Moléculas polares alinham-se em relação a elas mesmas e em relação aos íons Por que o NaCl se dissolve em água? Por que o etanol se mistura a água?

12 Exercício Prof. Leandro Zatta 12 1) Quais das seguintes ligações são polares: (a) P O; (b) S F; (c) Br Br; (d) O Cl? Qual é o átomo mais eletronegativo em cada ligação polar?

13 Exercício Prof. Leandro Zatta 13 2) Qual das seguintes moléculas você determinaria como possível de ter um momento de dipolo diferente de zero? Em cada caso, explique sua resposta: (a) ClF; (b) CO; (c) CO 2 ; (d) H 2 O.

14 Geometria Molecular Prof. Leandro Zatta 14 Forma espacial das moléculas aspecto importante Moléculas formas especiais e tamanhos definidos A geometria reflete na polaridade Objetivos: Discutir as geometrias mais comuns Aplicar à moléculas e conceitos de Lewis para ligação covalente Prever geometria de moléculas

15 Prof. Leandro Zatta 15 Geometria Molecular Cuidado!!! Estrutura de Lewis explica: fórmulas de moléculas mas não explica a geometria! É desenhada com os átomos em um mesmo plano mundo 3d. Forma espacial como um todo em uma molécula Determinada por seus ângulos de ligação, formados pelas linhas que unem os núcleos dos átomos na molécula. Os ângulos de ligação se devem à repulsões elétron-elétron entre os átomos.

16 Prof. Leandro Zatta 16 Previsão do arranjo espacial de moléculas Para começar: Moléculas com um único átomo central. Fazer com que o ângulo entre os átomos ligantes seja o maior possível (repulsão elétron-elétron) Moléculas do tipo AB n estruturas básicas Construção da tabela Composição Representação Ângulo Nome AB 2 180º Linear AB 3 120º Trigonal plana AB 4 109,5º Tetraédrica AB 5 90º; 120º Bipiramidal trigonal AB 6 90º Octaédrica

17 Prof. Leandro Zatta 17 Previsão do arranjo espacial de moléculas Exemplo: Qual a geometria das moléculas BF 3 e SO 3?

18 Modelo RPENV ou VSEPR Prof. Leandro Zatta 18 Até o momento consideramos o átomo central sem a presença de par de elétrons isolados. E quando temos pares isolados? O que acontece?

19 Prof. Leandro Zatta 19 Modelo RPENV ou VSEPR Definição: Modelo da repulsão do par de elétrons no nível de valência Modelo da repulsão do par de elétrons no nível de valência Ideia do modelo: Juntar balões idênticos pelos seus bicos! Os balões orientam-se naturalmente apontando uma para longe do outro. Existe uma geometria ideal para cada número de balões. A geometria da molécula é consequência dos pares ligantes e não ligantes (par isolado), os quais são chamados de domínio de elétron.

20 Prof. Leandro Zatta 20 Exemplo: Molécula de amônia NH 3 Modelo RPENV ou VSEPR

21 Prof. Leandro Zatta 21 Modelo RPENV ou VSEPR Passos para determinar geometria molecular 1) Desenhe a estrutura de Lewis da molécula ou íon e conte o número total de domínios de elétrons ao redor do átomo central. Cada par de elétrons não-ligante, cada ligação simples, cada ligação dupla e cada ligação tripla são contados como um domínio de elétron 2) Determine o arranjo organizando o número total de domínios de elétrons de tal forma que as repulsões entre eles seja minimizada. Tabela construída.

22 Modelo RPENV ou VSEPR 3) Use a distribuição dos átomos ligados para determinar a geometria da molécula. Cuidado! Para atribuir a geometria final você deve considerar apenas os átomos! Esqueça do par isolado! Exemplos: CO 2 e H 2 O Prof. Leandro Zatta 22

23 Prof. Leandro Zatta 23 Número de domínios de elétrons Modelo RPENV ou VSEPR Arranjo dos pares Domínios ligantes Domínios não ligantes Geometria molecular Exemplos CO BF NO CH NH H 2 O

24 Prof. Leandro Zatta 24 Modelo RPENV - exercícios 1) Descreva a geometria de domínios de elétrons característica de cada um dos seguintes números de domínio de elétrons ao redor do átomo central: a) 3; b) 4; c) 5; d) 6. 2) Qual a diferença entre o arranjo e a geometria molecular de uma molécula? Use a molécula de amônia NH 3 como exemplo de sua argumentação. 3) Quais são os arranjo e a geometria molecular de uma molécula que tem os seguintes domínios de elétrons em seu átomo central: a) Três domínios ligantes e nenhum domínio não-ligante; b) Três domínios ligantes e dois domínios não-ligantes; c) Cinco domínios ligantes e três domínios não-ligantes.

25 Modelo RPENV octeto expandido Lembre-se! Átomos do terceiro período da tabela periódica pode ter mais de quatro pares de elétrons ao seu redor. Número de domínios de elétrons Arranjo dos pares Domínios ligantes Domínios não ligantes Geometria molecular Exemplos PCl SF ClF XeF SF BrF XeF 4 Prof. Leandro Zatta 25

26 Prof. Leandro Zatta 26 Modelo RPENV - exercícios 4) Dê o arranjo e a geometria molecular para as seguintes moléculas: a) N 2 O (N central); b) SO 3 ; c) PCl 3 ; d) NH 2 Cl; e) BrF 5. 5) Desenhe a estrutura de Lewis para cada um dos seguintes íons ou moléculas e determine seu arranjo e sua geometria molecular: a) H 3 O + ; b) SCN ; c) CS 2 ; d) BrO 3 ; e) SeF 4 ; ICl 4.

27 Geometria molecular e polaridade Prof. Leandro Zatta 27 Noção mais clara das formas espaciais; Polaridade da ligação: medida de quão igualmente os elétrons em certa ligação são compartilhados entre os dois átomos da ligação; Para uma molécula com mais de dois átomos: momento de dipolo depende tanto das polaridades das ligações individuais quanto da geometria da molécula; Momento de dipolo: grandeza vetorial.

28 Prof. Leandro Zatta 28 Geometria molecular e polaridade 6) Determine se as seguintes estruturas são polares ou apolares: a) BrCl; b) SO 2 ; C) SF 6.

29 Forças intermoleculares Prof. Leandro Zatta 29

30 Forças intermoleculares Forças nas moléculas Propriedades químicas Ligações covalentes Energias de ligação Forma espacial Forças intermoleculares Interações entre as moléculas Propriedes Físicas Prof. Leandro Zatta 30

31 Prof. Leandro Zatta 31 Forças intermoleculares Gás Líquido Sólido

32 Prof. Leandro Zatta 32 Forças intermoleculares Dispersão de London Todas as moléculas apresentam força de atração? E o caso dos gases nobres? Forças de London: Força de dispersão, conhecida como dipolo induzidodipolo induzido. Ocorrem entre todas as moléculas!!!

33 Prof. Leandro Zatta 33 Forças intermoleculares dipolo-dipolo O que é um dipolo? Como se forma?

34 Forças intermoleculares íon-dipolo Prof. Leandro Zatta 34 Interação entre um íon e o dipolo de uma molécula.

35 Prof. Leandro Zatta 35 Forças intermoleculares ligação hidrogênio Compostos formados por H e O, N, F, apresentam pontos de ebulição maiores do que deveriam apresentar.

36 Forças intermoleculares Prof. Leandro Zatta 36

37 Forças intermoleculares Prof. Leandro Zatta 37

38 Forças intermoleculares pontos de ebulição Prof. Leandro Zatta 38

39 Forças intermoleculares tamanho da molécula

40 Forças intermoleculares Massa molar

41 Prof. Leandro Zatta 41 Forças intermoleculares 7) Qual tipo de força atrativa intermolecular atua entre: a) todas as moléculas; b) moléculas polares; c) o átomo de hidrogênio de uma ligação polar e um átomo vizinho pequeno e eletronegativo. 8) Quais das seguintes moléculas podem formar ligações de hidrogênio com outras moléculas do mesmo tipo: CH 3 F, CH 3 NH 2, CH 3 OH, CH 3 Br? 9) Identifique os tipos de forças intermoleculares presentes em cada uma das seguintes substâncias e selecione a substância em cada par que tem o ponto de ebulição mais alto: a) C 6 H 14 e C 8 H 18, b) C 3 H 8 e CH 3 OCH 3, c) HOOH e HSSH, d) NH 2 NH 2 e CH 3 CH 3. 10) Racionalize a diferença em pontos de ebulição entre os membros dos seguintes pares de substâncias: a) HF (20 ºC) e HCl (-85 ºC); b) CHCl 3 (61 ºC) e CHBr 3 (150 ºC); c)br 2 (59 ºC) e ICl (97 ºC).