Propriedades dos compostos moleculares

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Bruno Barros Belém
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1 Aula 10 Propriedades dos compostos moleculares Forças intermoleculares Van der Waals: Keesom, Debye, London Ligações de hidrogénio Propriedades Temperaturas de fusão e de ebulição Miscibilidade Viscosidade

2 Interacções Atractivas Interacções de van der Waals (vdw) As interacções de Debye são, na geralidade dos casos, pouco importantes. As interacções de Keeson são importantes apenas para moléculas de momento dipolar elevado e baixa polarizabilidade (moléculas pequenas). As interacções de London são predominantes para moléculas de elevada polarizabilidade, mesmo quando são fracamente polares.

3 Interacções de van der Waals (resumo)

4 Relevância das várias componentes de van der walls

5 Ligação (por Pontes) de hidrogénio (4 120 kj/mol) N-H---N N-H---O N-H---F O-H---N O-H---O O-H---F F-H---N F-H---O F-H---F A ponte de hidrogénio é formada por 3 átomos A ligação de hidrogénio também ocorre com átomos de cloro e enxofre, mas são muito mais fracas

6 Ligação (por Pontes) de hidrogénio (exemplos) NH 3 H 2 O

7 Ligação (por Pontes) de Hidrogénio (Água)

sólido 0,9170 0 líquido 0,9998 3,98 líquido 1,000

8 Estrutura tridimensional do gelo Rede de pontes de hidrogénio Temperatura Estado Físico Densidade 0 sólido 0, líquido 0,9998 3,98 líquido 1,000 10,0 líquido 0, ,0 líquido 0, ,0 líquido 0,9584

9 Ligação (por pontes) de hidrogénio Anomalia no ponto de ebulição

10 Ligação (por Pontes) de hidrogénio (exemplos)

11 Ligação (por pontes) de hidrogénio (ADN)

12 Ligação (por pontes) de hidrogénio

13 Ligações por Pontes de Hidrogénio (INTRAMOLECULARES)

14 Ligação (por pontes) de hidrogénio Composto Polarizabilidade x cm 3 Momento dipolar (D) Temperatura ebulição (ºC) CH 3 F C 2 H 5 OH Composto Temperatura ebulição (ºC) Composto Temperatura ebulição (ºC) (CH 3 ) 3 N 3 CH 3 F -79 C 3 H 7 NH 2 50 HF 19.5

15 Interacções Atractivas Resultantes de Forças Intermoleculares

16 Propriedades dos Compostos Moleculares e Forças Intermoleculares

17 Interacções Atractivas Resultantes de Forças Intermoleculares Interacções de van der Waals Ligações pontes de hidrogénio

18 Forças Intermoleculares Ponto de Fusão

19 Temperatura de Ebulição 2 2 Efeito do momento dipolar

20 Temperaturas de fusão e de ebulição Gases Raros He Ne Ar Kr Xe Nº electrões x ,203 0,392 1,63 2,46 4,01 cm 3 T fus / ºC T ebu / ºC - 268,8-245,7-185,7-153,1-107,9

21 Interacção Intermolecular (tendências) Quanto mais forte a interacção entre os átomos ou moléculas, mais elevada a energia necessária para a sua separação A ebulição de um líquido requer uma quantidade de energia superior à existente entre os átomos ou moléculas Quanto maior o valor do ponto de ebulição normal de um líquido maiores são as forças intermoleculares envolvidas

22 Miscibilidade Líquidos L1 e L2 são miscíveis ou imiscíveis?

23 Líquidos Imiscíveis

24 Exemplo de líquidos imiscíveis

26 Viscosidade Resistência de um fluído ao escoamento Viscosidade deve ser proporcional à intensidade das interacções intermoleculares Depende ainda da forma e das conformações moleculares: Menor para as moléculas mais esféricas As moléculas muito longas podem entrelaçar-se

27 Viscosidade viscosidade é a resistência de um líquido em fluir 1 poise = 1 P = 1 g/cm s Normalmente expressa em centipoise, cp Forças intermoleculares mais intensas maior viscosidade Temperatura mais elevada menor viscosidade

28 Viscosidade Efeito da temperatura Composto (líquido) T ebu / ºC x 10-3 / Kg m -1 s -1 H 2 O 100 1,002 CH 3 OH 65 0,597 C 2 H 5 OH 78,5 1,201 n-hexano (C 6 H 14 ) 69 0,313 3-metilpentano (C 6 H 14 ) 64 0,307 2,3-dimetilbutano (C 6 H 14 ) 58 0,295

29 Correlação entre o tipo de ligação e ponto de fusão Composto Tipo de Ligação Ponto de Fusão ( o C) NaCl Iónica 801 Cu Metálica 1083 Si Covalente 1410 C 6 H 6 Intermolecular 6 H 2 O Intermolecular 0

30 Forças intermoleculares

31 Solvatação ou Hidratação

32 Problema Escolhe a substância de cada par que é líquida à temperatura ambiente (a outra é gasosa) a) CH 3 OH CH 3 CHF 2 Pode formar ligação de hidrogénio b) CH 3 -O-CH 2 CH 3 CH 3 CH 2 CH 2 NH 2 Pode formar ligação de hidrogénio

33 Problema Escolhe a substância de cada par que é mais solúvel em água a) CH 3 OH CH 3 CHF 2 Pode formar ligação de hidrogénio com a H 2 O b) CH 3 CH 2 CH 2 CH 3 CH 3 Cl Mais polar

34 Polímeros

35 Evolução do uso de materiais estruturais pelo Homem

36 Polietileno

37 Polímeros e Macromoléculas Propriedades mecânicas dos polímeros estão esencialmente associados à elevada massa molar

39 Classificação dos Polímeros Composição Química

40 Polímeros vs moléculas pequenas

41 Polímeros sintéticos no dia-a-dia

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