Sumário 11 Forças Itermoleculares Forças de Va der Waals Iteracções de Keesom (dip. permaete dip. permaete) Factores codicioates: μ, r, T Iteracções de Debye (dip. permaete dip. iduzido) Factores codicioates: μ, r, α Iteracções de Keesom (dip. istatâeo dip. istatâeo) Factores codicioates: α, r Importâcia relativa das Forças de va der Waals Ligação de idrogéio Propriedades dos ompostos Moleculares Temperaturas de fusão e de ebulição Miscibilidade e solubilidade Viscosidade Tesão superficial
FRÇAS INTERMLEULARES Raios covaletes e de Va der Waals para o idrogéio, Azoto e xigéio. N rcov. (Å) 0.30 0.70 0.66 r W (Å) 1.0 1.5 1.4
FRÇAS DE VAN DER WAALS 1. INTERAÇÕES DE KEESM dipoloo permaete dipolo permaete E = 1 K (4πε ) 0 2 2μμ μ 3kTr 2 2 1 2 r 6 E K depede: mometo dipolar, μ distâcia itermolecular, r temperatura, T
2. INTERAÇÕES DE DEBYE dipolo permaete dipolo iduzido μ r id r = α E α polarizabilidade Gas raro Número de electrões α (Å 3 ) e 2 0,203 Ne 10 0,392 Ar 18 1,63 Kr Xe 36 54 2,46 4,01 E D = α 2 2.μ1 + α. μ r 6 2 1 2
3. INTERAÇÕES DE LNDN dipolo istatâeo dipolo istatâeo E L = 2 3E E i1 i2 1 + ( ) E E r i1 i2 α α 6 2 E P ( atract.) 1 2 μμ 3 I I a = + + + = r k T I I r 2 2 1 2 2 2 1 2 6 μα μα αα 1 2 2 1 1 2 6 3 2 1 + 2 E P ( repuls.) = b r E VW a = + r 6 b r
Importâcia das forças de Va der Waals omposto (μ, D) (α, Å 3 ) Keesom Debye Lodo Total Ar 0 1.63 0.000 0.000 2.03 2.03 0.12 1.99 0.0011 0.002 2.09 2.09 I 0.38 5.40 0.006 0.027 6.18 6.21 Br 0.78 3.58 0.164 0.120 5.24 5.52 l 1.03 2.63 0.79 0.24 4.02 5.05 N 3 1.50 2.21 3.18 0.37 3.52 7.07 2 1.84 1.48 8.69 0.44 2.15 11.30 DILRBENZENS α (Å 3 ) μ (D) T eb (º) l l 15 2.50 180.5 l l 15 1.72 173 l 15 0 174 l
oclusões: 1. Iteracções de Debye têm em geral pouca importâcia. 2. Iteracções de Keesom são domiates para moléculas de mometo dipolar elevado e polarizabilidade baixa. 3. Iteracções de Lodo são domiates para moléculas de grade polarizabilidade, mesmo tedo mometo dipolar elevado.
LIGAÇÃ DE IDRGÉNI 150 100 2 Temperatura de Ebulição º 50 0 50 100 150 F N 3 2 S Si 4 2 Se Ge 4 2 Te S 4 4 200 omposto α (Å 3 ) μ (D) T eb ( ) 2 2 4.95 1,89 10.6 2 5 4,95 1,69 79 omposto α (Å 3 ) μ (D) Teb ( ) Fluoroetao, 2 5 F 4.96 1,94 37,6 Metaol, 3 3,29 1,70 64,6
A LIGAÇÃ DE IDRGÉNI É DIREINAL Espectroscopia de Raios X ÁID FLURÍDRI (F) ÁID BÓRI
ÁID XÁLI 2 4 2 GEL
As forças itermoleculares são aormalmete altas quado a molécula tem um átomo de ligado a N, ou F. âgulo θ é 180º efeito é explicado pela preseça de LIGAÇÕES DE IDRGÉNI A = N,, F e B = N,, F
TERIAS DA LIGAÇÃ DE IDRGÉNI 1. Teoria electrostática (Paulig Keesom forte) A δ δ+ B δ R δ+ = + + 2. TM aplicada à Ligação de (carácter covalete) ENERGIA DA LIGAÇÃ DE IDRGÉNI Ligação Eergia ( kj / mol) 25 N 20 N 10 N N 25 N F 20 F F 30
PLÍMERS 2 2 Etileo Moómero Polietileo Polímero GRAU DE PLIMERIZAÇÃ úmero total de uidades repetitivas (moómeros), icluido os grupos termiais (= +2) PES MLEULAR (distribuição de pesos moleculares) M = x M im i N i úmero de moléculas com massaa M i x i =N i /N - fracção de moléculas com massa M M i M - peso molecular médio (média umérica)
TEMPERATURA DE TRANSIÇÃ VÍTREA, T T V rgaização de macromoléculas um sólido semicristalio. Volume específico Sólido ão cris stalio Líqu quido Polímero sem emi-cristali o ristal T v T f Variação do volume específico molar de um sólido com a temperatura: cristalio, amorfo, semicristalio. T
MEANISMS DE PLIMERIZAÇÃ PLIADIÇÃ ADIÇÃ EM ADEIA X 2 X 2 INIIAÇÃ R R Δ 2 R R R + X moómero X PRPAGAÇÃ R R + X X X X X TERMINAÇÃ R + R R-R
Exemplos: MPLÍMERS DE ADIÇÃ PLIPRPILEN 3 2 3 2 PLIESTIREN 2 2 Exemplos: PLÍMERS DE ADIÇÃ LIGAÇÃ DUPLA PERMITE INTRDUZIR RSS-LINKS
PLINDENSAÇÃ PLIMERIZAÇÃ PR PASSS + Diol Diácido + (2-1) 2 Poliéster á elimiação de moléculas pequeas: 2, R, l,... R R l Si l + 2-2 l Si R R
PRPRIEDADES de PLÍMERS DEPENDEM: FRÇAS INTERMLEULARES, ESTRUTURA MLEULAR D MNÓMER E ESTRUTURA D PLÍMER 1. Polímeros cristalios ou Semi-cristalios PERENTAGEM DE RISTALITS ELEVADA aracterizam-se por uma temperaturaa de fusão T f 2. Polímeros amorfos (Percetagem de cristalitos baixa) aracterizam-se por uma temperatura de trasição vítrea-t v Elastómeros: T v < T ambie te Termoplásticos: T v > T ambie ete
Polímeros cristalios ou Semi-cristalios 1. Estruturas estereo-regulares sidiotático isotático 2. Forças itermoleculares direccioais Keesom e Ligação de idrogéio Poliamida (Nylo 6,6)
MDIFIAÇÃ DE PRPRIEDADES RETIULAÇÃ (formação de redes tridimesioais) 1. Vulcaização da borracha - Ligações cruzadas cross-liks S S S S S S S S exofre o estado atural S 8 S x 1 ligação cruzada por 300 moómeros x 3 S x
2. Ligação de RESINAS EPXÍDIAS (+1) + (+2) l 2 2 Na -(+2) Nal 2 2 2 2 2 2 RESINA EPXÍDIA As extremidades epoxy reagem com: 2 N N 2 aidridos para dar redes desas - olas de dois compoetes (tipo ARALDITE )* - Fibras de vidro para barcos de recreio, lamiados, etc. * 3 3
3. RESINAS FENL-FRMALDEÍD + + 2 2 2 2 2 2 2 2 2-2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 pré-polímero polimerização em molde rede tridimesioal - aixas e partes de material eléctrico - Iterruptores - Telefoes (atigos) - Aquecedores, etc. - Revestimetos de mobiliário (Formika )
PLIETILEN EXEMPLS E APLIAÇÕES 2 2 2 2 - Isolador eléctrico - Tubages - Empacotameto (filmes) - Sacos - Agricultura (cobertura de estufas) PLIPRPILEN 3 2 3 2 - Fibras (cordoaria, carpetes) - Empacotameto (filmes e semi-rígidos) - Tubages PLIESTIREN 2 2 - Plástico de uso geral - Isolador térmico - Empacotameto de artigos frágeis - Plástico de egeharia (sidiotático)
PLI(LRET DE VINIL) l 2 l 2 - Tubages - hão - Empacotameto (garrafas, tupperware, etc. ) - Magueiras, impermeáveis, capas de assetos PLI(TETRAFLURETILEN) TEFLN F 2 F 2 F 2 F 2 - Não dissolve em solvetes orgâicos - Termicamete estável - Utesílios de coziha (ão colate) - Revestimetos de frigideira - Impermeabilizates PLI(ARILNITRIL) N 2 N 2 - Fibras acrílicas (rlo) - Isolúvel a maior parte dos solvetes - Percursor das fibras de carboo
FIBRAS DE ARB N 2 2 2 Δ N N N N N N Δ N N N Fibra de carboo - Materiais estruturalmetee duros - odutores eléctricos
Poliésters PLI(ETILEN TEREFTALAT) 2 2 Etileoglicol -2 2 + Ácido Tereftálico 2 2 Poliéster - Pricipal polímero dos téxteis poliésteres (fibras texteis) - Garrafas de refrigerates - Plástico de egeharia (costrução de moldes) PLIARBNATS 3 3 + l l -2l 3 3 - Fabrico de letes orgâicas - Vidro de seguraça - otetores de bebidas PLI(SILXANS) (Silicoes) l R Si l + 2-2 l R Si R R - Borrachas (-30 a 200º) (alto peso molecular) - Óleos (baixo peso molecular)
Poliamidas NYLN 66 2 4 + 2 N 2 N 2 6-2 2 2 4 N 2 N 6 KEVLAR + 2 N N 2-2 2 N N - Fibras resistetes Kevlar
PLÍMERS SEMINDUTRES PTELETRÓNIA PLIVINILEN PLIFENILENVINILEN PLITIFEN PLIFLUREN
RES D PLIFLUREN - LEDs (rgaic Light-Emittig Devices)