Aula 17 - Polaridade. Turma IU Profa. Nina 10/08/17

Transcrição

1 Aula 17 - Polaridade Turma IU Profa. Nina 10/08/17

2 Relembrando: Ligações Químicas Elementos em VERDE + H (cinza): não-metais Elementos em AZUL CLARO: gases nobres Todos os outros elementos (AZUL ESCURO, ROSA, AMARELO, LARANJA E ROXO): metais

3 Relembrando: Ligações Químicas Ligação metálica: metal ligado a metal. Ex.: uma barra de ferro, uma liga metálica, um fio de cobre etc. Ligação iônica: metal ligado a não-metal. Ex.: NaCl (sal de cozinha), CuO, ZnF, MgCl 2 etc. Ligação covalente: não-metal ligado a não-metal. Ex.: HCl, ClBr, CO 2, O 2, H 2 etc. Quando falamos de GEOMETRIA MOLECULAR (aula passada) estamos falando de MOLÉCULAS. MOLÉCULAS são compostos formados por LIGAÇÕES COVALENTES. O que vimos sobre GEOMETRIA MOLECULAR não se aplica a compostos formados por ligações iônicas ou metálicas.

4 Eletronegatividade Capacidade de um elemento de atrair elétrons. Exemplo: o composto NaCl forma uma ligação iônica entre o Na e o Cl, para que os dois elementos tenham 8 elétrons (regra do octeto) na sua camada de valência, o Na perde 1 elétron, se tornando Na + (pois o elétron tem carga negativa) e o Cl ganha 1 elétron, se tornando Cl -. Na + Cl - Nesse caso, a capacidade de atrair elétrons, ou seja, a eletronegatividade do Na é muito baixa, pois ele perde elétron. Já a eletronegatividade do Cl é maior, pois ele atrai o elétron do Na.

5 Eletronegatividade Se formos considerar compostos covalentes (moléculas), o que vai acontecer é que se temos elementos diferentes, um deles terá uma capacidade de atrair elétrons maior que o outro, ou seja um deles terá uma eletronegatividade maior. Com isto, os elétrons compartilhados na ligação vão ser mais atraídos o elemento mais eletronegativo. Ou seja, ocorre um compartilhamento desigual dos elétrons da ligação. Se temos uma molécula com dois elementos iguais, cada um vai atrair os elétrons da ligação com a mesma intensidade, e eles ficarão com um compartilhamento igual dos elétrons da ligação.

6 Eletronegatividade Exemplos: H 2 H: Z=1, 1s 1 H H H H H-H Cada átomo de H puxa os elétrons da ligação com a mesma intensidade, assim os elétrons da ligação são compartilhados igualmente entre os dois átomos. Seria como um cabo de guerra no qual as duas equipes puxam com a mesma força. Portanto dá empate, ninguém sai do lugar

7 Eletronegatividade Exemplos: HCl Cl: Z=17, 3s 2 3p 5 H Cl: O Cl é mais eletronegativo que o H, portanto ele vai puxar os elétrons da ligação mais para si e eles ficarão deslocados em sua direção. No caso do cabo de guerra seria como se um dos lados fosse mais forte e puxasse o outros grupo na sua direção, mas ainda sem ganha o cabo de guerra. H Cl: mas o Cl é mais eletronegativo, portanto: H Cl:

8 Eletronegatividade No caso extremo, quando temos um elemento muito eletronegativo ligado a um elemento pouco eletronegativo, o elemento mais eletronegativo rouba o elétron da ligação, e assim temos a ligação iônica. H H H Cl: Na Cl: Os dois átomos puxam os elétrons com a mesma intensidade não há diferença de eletronegatividade H H O Cl puxa os elétrons com maior intensidade, elétrons ficam deslocados para o Cl diferença de eletronegatividade entre os elementos H Cl: A diferença de eletronegatividade é muito alta e o Cl rouba os elétrons do Na ligação iônica + Na :Cl: -

9 Eletronegatividade E como saber qual elemento é mais eletronegativo que o outro? A tendência de eletronegatividade da tabela periódica é o seguinte: Ou seja, os elementos do lado esquerdo da tabela são os MENOS eletronegativos e os do lado direito da tabela são os MAIS eletronegativos. Não faz sentido falar em eletronegatividade para os gases nobres porque eles tem camada completa e não querem atrair elétrons.

10 Eletronegatividade Além da tendência geral é importante conhecer a ordem dos elementos mais eletronegativos da tabela periódica (o TOP 10), que é o seguinte: F > O > N = Cl > Br > I = S = C > P = H > metais Ou seja, o F (flúor) é o elemento mais eletronegativo da tabela, seguido pelo O (oxigênio), depois N (nitrogênio) que é igual ao Cl (cloro) etc. É importante notar que esses são os 10 MAIS ELETRONEGATIVOS da tabela e que TODOS OS METAIS e TODOS OS OUTROS elementos são MENOS eletronegativos. Para saber quem é mais eletronegativo entre elementos que não estão no TOP 10, deve-se olhar a tendência da tabela ou verificar valores de eletronegatividade. Uma forma de lembrar o TOP 10 é usando a seguinte frase: Fui Ontem No Clube Briguei I Saí Carregado Para Hospital

11 Polaridade Como vimos, no caso extremo de elementos com eletronegatividades muito diferentes se ligarem, temos a formação da ligação iônica, onde formam-se cargas devido à passagem de elétrons de um elemento para outro: Na Cl: Na Cl: Na + :Cl: - Quando dois elementos de eletronegatividades diferentes formam uma ligação covalente, ocorrerá a formação de cargas parciais, ou seja, não se formam cargas como na ligação iônica, mas o elemento mais eletronegativo, ao puxar os elétrons da ligação para si, acaba ficando um pouco negativo e o outro elemento fica um pouco positivo.

12 Polaridade O símbolo usado para as carga parciais é o δ, sendo δ+ o elemento menos eletronegativo e δ- o mais eletronegativo em uma ligação covalente. H Cl: H Cl: δ+ H Cl: δ- O H não chega a ficar com carga positiva porque ele não chega a perder seu elétron, o Cl não chega a ficar com carga negativa porque ele não chega a ganhar o elétron, mas o deslocamento dos elétrons de ligação fazer surgir estas cargas parciais.

13 Polaridade Se ocorre a formação de cargas parciais em uma ligação química, ou seja, se a ligação covalente é formada por elementos diferentes (eletronegatividades diferentes), dizemos que a ligação é polar. Essa denominação é devido ao surgimento de dois polos, um positivo (carga parcial positiva) e um negativo (carga parcial negativa) Se não ocorre a formação de cargas parciais em uma ligação química, ou seja, se a ligação covalente é formada por elementos iguais (eletronegatividades iguais), dizemos que a ligação é apolar. Exemplos: H-H apolar, H-Cl polar, Cl-Cl apolar, Cl-Br polar

14 Polaridade Também podemos dizer se uma molécula é polar ou apolar. Em casos de moléculas formadas por somente dois átomos sabemos se a molécula é polar ou não da mesma forma que sabemos se a ligação é polar ou não: polar se são átomos diferentes e apolar se são átomos iguais. Exemplos: H 2 é apolar, HF é polar, Br 2 é apolar, NO é polar. Mas e se tivermos a seguinte molécula? O=C=O Sabemos que cada ligação C=O é polar, mas e a molécula como um todo? Nesse caso a molécula é apolar porque cada oxigênio está puxando os elétrons com a mesma intensidade em sentidos oposto, então vamos cair no mesmo caso de um cabo de guerra com equipes com a mesma força em cada ponta, nada sai do lugar.

15 Polaridade O=C=O cada O puxa com a mesma intensidade, então a resultante (o resultado final) é zero. Os elétrons da ligação ficam igualmente compartilhados por todos os átomos e a molécula é apolar. H-C N o C puxa os elétrons do H e os N puxa os elétrons do C, ou seja, todos estão puxando elétrons para o mesmo lado, então a resultante não é zero e a molécula é polar. Então, temos que ambas as moléculas tem ligações polares, mas só uma delas é polar. Temos que avaliar quais são os átomos puxando os elétrons e em que direção eles são puxados para saber a polaridade da molécula.

16 Polaridade E se a molécula não tiver geometria linear? Por exemplo, qual é a polaridade da água? H O O elemento O (oxigênio) é o mais polar, então ele vai puxar os elétrons para si. A resultante seria o sentido geral em direção ao oxigênio, em vermelho. H

17 Polaridade Para mostrar isso fizemos um experimento em sala. Coloquei um objeto sobre uma folha de papel milimetrado. Esse objeto tinha cordas que foram puxadas por alunos com a mesma velocidade em ângulo. No objeto tinha uma caneta que marcou no papel o caminho que o objeto fez ao ser puxado. Direções que o objeto foi puxado Caminho percorrido pelo objeto

18 Polaridade Esse mesmo efeito vemos nas moléculas, como no caso da água. Outros casos: No caso do BH 3, o H é mais eletronegativo que o B, então cada H puxa os elétrons do B. As ligações são polares, mas a resultate é nula (zero) porque seria como se fossem 3 pessoas em volta de um obeto puxando ele objeto com a mesma força, o objeto não iria se mover. Então a molécula é apolar.

19 Polaridade No caso do NH 3, o N é o mais eletronegativo e puxa os elétrons em sua direção. O NH 3 tem geometria piramidal (N no topo da pirâmide e os H na base). A resultante, em vermelho, é o sentido geral em direção ao N, ou seja, a molécula é polar.

20 Polaridade No caso do CH 4, o C é o mais eletronegativo e puxa os elétrons na sua direção. O CH 4 tem geometria tetraédrica (como se fosse o NH 3 só que com uma ligação saindo para cima do N). A resultante vai ser zero porque o tetraedro é completamente simétrico (como um cubo), então as flechas vão todas se cancelarem. A molécula é apolar.

21 Polaridade Cl Cl No caso do CH 2 Cl 2, o C puxa os elétrons dos H, mas os Cl puxam os elétrons do C. O sentido geral das flechas é em direção aos Cl. A resultante, em vermelho, fica bem no meio dos Cl e a molécula é polar.

22 Solubilidade A polaridade das moléculas está ligada com o assunto da próxima aula, as interações intermoleculares, que explicam como as moléculas interagem entre si. A forma de interação das moléculas está ligada à várias propriedades da matéria, como ponto de fusão e de ebulição e solubilidade. Na questão de solubilidade a regra é simples: polar dissolve em polar e apolar dissolve em apolar. Por exemplo, a água (H 2 O) é polar. A amônia (NH 3 ) também, então uma dissolve na outra. Já o óleo de soja é apolar. Ele se dissolve em gasolina e querosene, que também são apolares, mas não na água que é polar.