Ciências Físico-Químicas: dezembro 2013

As ligações entre os átomos nas moléculas

A nuvem eletrónica das moléculas

Se fosse possível fotografar os eletrões de uma molécula muitas vezes seguidas, obter-se-ia uma nuvem, mais densa nas zonas próximas dos núcleos, onde é mais provável encontrar os eletrões.

Comprimento de ligação --> distância média entre os núcleos de 2 átomos ligados.

MOLÉCULAS DIATÓMICAS:

O tamanho das moléculas depende do tamanho dos átomos que as constituem. Quanto maiores são os átomos, maiores são as moléculas.

Nas moléculas formadas por dois átomos diferentes, a densidade da nuvem eletrónica é maior perto de um dos átomos. Podem identificar-se então dois pólos nestas moléculas:

o pólo negativo (excesso de carga negativa);
o pólo positivo (excesso de carga positiva).

Diz-se que as moléculas são polares.

Nas moléculas formadas por dois átomos iguais, a densidade da nuvem eletrónica é igual junto de cada um dos átomos. Por isso, não há polos. Diz-se que as moléculas são apolares.

MOLÉCULAS POLIATÓMICAS:

As moléculas poliatómicas formadas por átomos todos iguais são apolares.
As moléculas poliatómicas formadas por átomos diferentes podem ser apolares ou polares.

Geometria molecular

A forma das moléculas depende da distribuição dos seus átomos no espaço.

MOLÉCULAS DIATÓMICAS:

Todas têm geometria linear.

MOLÉCULAS TRIATÓMICAS:
A geometria pode ser:

linear

angular

MOLÉCULAS TETRATÓMICAS:
A geometria pode ser:

triangular plana

piramidal

MOLÉCULAS PENTATÓMICAS:

A geometria é tetraédrica.

A ligação covalente

Ligação entre os átomos das moléculas que consiste na compartilha de eletrões --> ligação covalente

A ligação covalente pode ser:

simples --> compartilha de um par de eletrões;
dupla --> compartilha de dois pares de eletrões;
tripla --> compartilha de três pares de eletrões.

As ligações covalentes podem representar-se:

- pela notação de Lewis --> onde se apresenta o elemento químico rodeado pelos seus eletrões de valência, representados por pontos ou cruzes:

- pela fórmula de estrutura --> onde cada par de eletrões é representado por um traço:

Ligações covalente, iónica e metálica

Sempre que se ligam dois átomos do mesmo elemento com tendência para captar eletrões, há compartilha de eletrões --> ligação covalente;

Quando se ligam dois átomos de elementos diferentes (com tendência para captar eletrões), há compartilha de eletrões --> ligação covalente;

Quando se ligam átomos de elementos diferentes, um com tendência para captar e outro com tendência a perder eletrões, não há compartilha de eletrões.

Neste último caso, os átomos do elemento com tendência para perder eletrões transformam-se em iões positivos. Os átomos do elemento com tendência a captar eletrões transformam-se em iões negativos.

iões positivos + iões negativos --> atraem-se mutuamente

força atrativa entre iões positivos e iões negativos --> ligação iónica

Quando se ligam átomos de elementos não metálicos a ligação é covalente, formando-se moléculas.

Quando átomos de elementos metálicos estão em presença de átomos de elementos não metálicos transformam-se, respetivamente, em iões positivos e negativos --> ligação iónica.

Sempre que átomos de elementos metálicos se ligam surge uma ligação de consiste na força atrativa entre eletrões livres e iões positivos vizinhos --> ligação metálica.

RESUMINDO:

Deixo-vos um vídeo para que possam sintetizar os conteúdos:

Metais

Os metais são substâncias elementares constituídas por átomos e representam-se através dos respetivos símbolos químicos.

Exemplos de metais: alumínio (Al), Ferro (Fe), Cálcio (Ca), Sódio (Na), Potássio (K) e Magnésio (Mg).

Não metais

Os não metais são constituídos por corpúsculos que podem ser átomos ou moléculas.

Exemplos de não metais: Flúor, Bromo, Oxigénio, Azoto e Carbono.

As combustões do sódio e do magnésio são reações destes metais com o oxigénio.

Resultados:

Os óxidos formados reagem com a água produzindo substâncias com propriedades básicas: hidróxido de sódio e hidróxido de magnésio. É por esta razão que o tornesol fica azul e a fenolftaleína carmim.

As combustões do enxofre e do carbono são reações destes não metais com o oxigénio das quais resultam os respetivos óxidos:

Os óxidos formados reagem com a água e originam substâncias com propriedades ácidas: ácido sulfuroso e ácido carbónico. É por isso que o tornesol muda para vermelho e a fenolftaleína se mantém incolor.

Podemos concluir em relação a outros metais e outros não metais que:

Os metais e os não metais reagem facilmente com o oxigénio;
Os óxidos metálicos, solúveis em água, originam hidróxidos metálicos cujas soluções são básicas, ou seja, os óxidos metálicos são básicos.
Os óxidos não metálicos, solúveis em água, originam ácidos cujas soluções são ácidas, ou seja, os óxidos não metálicos são ácidos.

Metais alcalinos

Os metais alcalinos:

- são substâncias elementares formadas por átomos dos elementos do grupo 1, ou seja, possuem 1 só eletrão de valência;
- são muito reativos;
- originam facilmente iões de carga +1 (iões monopositivos);
- a reatividade aumenta ao longo do grupo

Deixo aqui um vídeo para que possam assistir a estas reações:

Da reação dos metais alcalinos com a água resultam os respetivos hidróxidos.
Como as soluções dos hidróxidos são básicas, a fenolftaleína torna-se carmim. Durante a reação forma-se também hidrogénio gasoso (o responsável pelo ruído que se ouve).

Estas reações podem traduzir-se pelas seguintes equações químicas:

Metais alcalino-terrosos

Os metais alcalino-terrosos:

- são substâncias elementares;
- são bastante reativos, embora menos que o metais alcalinos;
- a reatividade aumenta ao longo do grupo:

- são formados por átomos dos elementos do grupo 2;
- originam facilmente iões de carga +2, ou seja, iões dipositivos;
- têm propriedades químicas semelhantes. Por exemplo,quando o magnésio e o cálcio reagem com a água, observa-se a formação de bolhas gasosas e mudança da cor da fenolftaleína para carmim:

Reação do magnésio com a água