MOLÉCULAS NA TROPOSFERA. Espécies Maioritárias e Espécies Vestigiais

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1 MOLÉCULAS NA TROPOSFERA Espécies Maioritárias e Espécies Vestigiais

2 Dulce Campos 2 A atmosfera é constituída maioritariamente por moléculas. Os átomos ligam-se, formando as moléculas, porque tal como todos os sistemas físicos, tendem a encontrar o estado mais estável que corresponde à menor energia possível. Os átomos, tal como a Natureza, regem-se pelo Princípio da Energia Mínima. Mas como é que eles atingem o estado de menor energia possível?

3 Dulce Campos 3 Distância internuclear de equilíbrio comprimento da ligação A interacção entre eles é nula, ou seja, a energia potencial do sistema constituído por estes dois átomos é zero Energia de ligação forças atractivas fazem baixar a energia de interacção ou energia potencial eléctrica do sistema dos dois átomos; forças repulsivas fazem aumentar a energia potencial eléctrica do sistema Energia libertada quando se forma uma mole de moléculas Estado de menor energia possível para o sistema que atinge o máximo de estabilidade forma-se a molécula

4 Dulce Campos 4 O que se passou com os electrões dos dois átomos de oxigénio? TLV Teoria Ligação de Valência TOM Teoria Orbitais Moleculares Ambas se basearam em fundamentos da Mecânica Quântica

5 Dulce Campos 5 TLV os electrões de valência da molécula são todos os electrões de valência dos átomos que a formaram só os electrões de valência contribuem, em maior ou menor grau, para a formação da molécula; quando dois átomos se aproximam, as nuvens electrónicas correspondentes a duas órbitas atómicas semipreenchidas começam a sobrepor-se, passando a existir uma nuvem electrónica comum.

6 Dulce Campos 6 TLV Os electrões ficam atraídos simultaneamente pelos dois núcleos, isto é, são partilhados pelos dois átomos; para que as repulsões entre os electrões partilhados diminuam, estes passam a ter spins opostos; numa ligação covalente os electrões da ligação ocupam, na maior parte do tempo, na região do espaço entre os núcleos

7 Dulce Campos 7 Como sabemos quantos electrões vão efectivamente unir os átomos? A ligação é feita através dos electrões desemparelhados dos dois átomos de oxigénio: Os quatro electrões desemparelhados formam dois pares electrónicos e são partilhados pelos dois núcleos, ocupando preferencialmente a região internuclear: estabelecem uma ligação covalente entre os dois átomos. Como há dois pares electrónicos partilhados, a ligação chama-se covalente dupla.

8 Dulce Campos 8 Ligação covalente significa partilha de electrões. Ligação covalente dupla significa dois pares electrónicos partilhados, ou seja, dois pares ligantes Aos pares de electrões isolados, que não contribuem para a ligação chamam-se pares nãoligantes

9 Dulce Campos 9 Como podemos representar a ligação? Notação de Lewis Oito electrões de valência não-ligantes na molécula Ligação covalente dupla: quatro electrões partilhados

10 Dulce Campos 10 Na molécula temos: Doze electrões de valência (seis de cada átomo); Quatro destes electrões vão ser partilhados, estabelecendo efectivamente a ligação; Os oito electrões que sobram formam quatro pares de electrões não-ligantes.

11 Dulce Campos 11 Moléculas de Hidrogénio e Azoto Tal como a molécula de oxigénio estas também são moléculas diatómicas homonucleares. TAREFA 1. Explique o que entende por molécula diatómica homonuclear. 2. Explique a formação das moléculas de acordo com a TLV. TEMPO : 10 MINUTOS

12 Dulce Campos 12 Moléculas de Hidrogénio e Azoto H 2 OU Ligação covalente Simples: um par de electrões partilhado, um par ligante N 2 Dois pares de electrões não-ligantes OU Ligação covalente tripla: três pares de electrões partilhados, três pares ligantes

13 Dulce Campos 13 Parâmetros de Ligação Energia e Comprimento da Ligação Covalente 1. Que relação existe entre o número de electrões partilhados e o valor da energia da ligação? 2. Que relação existe entre o nº de electrões partilhados e o comprimento da ligação? 3. Que relação existe entre o tipo de ligação, a força da ligação e o seu comprimento? 4. Qual das moléculas será menos reactiva? justifique

14 Dulce Campos 14 Parâmetros de Ligação Maior número de electrões partilhados ligação mais forte maior energia de ligação maior estabilidade da molécula Maior estabilidade menor reactividade química A molécula de hidrogénio tem uma energia de ligação comparativamente maior do que a de flúor, apesar de ambas terem uma ligação covalente simples Deve-se à singularidade do átomo de hidrogénio, muito pequeno e só com um electrão.

15 Dulce Campos 15 Parâmetros de Ligação Das três moléculas, a que tiver menos electrões partilhados deverá ter maior comprimento de ligação, o que se verifica. Maior nº de electrões partilhados implica maior energia de ligação o que implica menor comprimento de ligação. Menos reactiva é a molécula de Azoto, o que explica o que se passa na atmosfera. Estas não se dissociam apenas se ionizam nas camadas mais altas da atmosfera com radiações UV bem mais energéticas

16 Dulce Campos 16 Gases Raros Porque não formam moléculas? não há electrões disponíveis para serem simultaneamente partilhados por dois núcleos Os outros gases raros têm estrutura electrónica semelhante à do néon, no que diz respeito ao nível electrónico de valência. Também nenhum deles forma moléculas com outros átomos.