Ligação química

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:

Propriedades das substâncias e a sua posição na Tabela Periódica

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

Reação do cálcio com a água



Fica aqui um vídeo para que possam observar as reações químicas do magnésio e do cálcio com a água:

Estas reações podem ser traduzidas pelas seguintes equações químicas:

Halogéneos

Os halogéneos:









- são substâncias elementares;
- são muito reativos;
- a reatividade diminui ao longo do grupo;


                   - são formados por moléculas diatómicas dos elementos do grupo 17;
                   - originam facilmente iões de carga -1, ou seja, iões mononegativos.

Gases nobres

Os gases nobres ou raros:

- são substâncias elementares;

- são todos gasosos à temperatura ambiente;

- são muito estáveis, pois os seus átomos têm o número máximo de eletrões de valência.

Estudo do elemento químico Bismuto

Curiosidade: História da Tabela Periódica

À Descoberta da Tabela Periódica dos Elementos

Tabela Periódica interactiva: http://www.ptable.com/?lang=pt#Writeup/Wikipedia

Hoje conhecem-se 118 elementos, todos eles dispostos na Tabela Periódica por ordem crescente do seu número atómico.

 

Nesta tabela, os elementos formam:

--> grupos - colunas verticias;

--> períodos - linhas horizontais:

Há dezoito grupos (numerados de 1 a 18). Cada um destes grupos é constituído por elementos com propriedades químicas semelhantes. Alguns destes grupos têm designações próprias:

- grupo 1- metais alcalinos;

- grupo 2 - metais alcalino-terrosos;
- grupo 17 - halogéneos;

- grupo 18 - gases nobres.

.
Há sete períodos:

• 1º período --> 2 elementos;
• 2º e 3º períodos --> 8 elementos cada;
• 4º e 5º períodos --> 18 elementos cada;
• 6º e 7º períodos --> 32 elementos cada.

Na parte inferior da tabela, estão os elementos que constituem a família dos lantanídeos e dos actinídeos.

Os elementos localizados no lado:

--> esquerdo da tabela - elementos metálicos;

--> direito da tabela - elementos não metálicos;

Há ainda um grupo com elementos semimetálicos --> com propriedades semelhantes aos metálicos e aos não metálicos. 

O hidrogénio por vezes comporta-se como metálico e outras vezes como não metálico.

Há características dos átomos dos elementos que se repetem regularmente na Tabela Periódica:

• No mesmo período --> todos os átomos têm os eletrões distribuídos pelo mesmo número de níveis de energia:

Exemplo:
Elementos do 2º período --> eletrões de cada elemento distribuídos por 2 níveis de energia:

Podemos concluir:

• No mesmo grupo --> todos os átomos têm o mesmo número de eletrões de valência:

Exemplo:

Elementos do grupo 1 --> 1 eletrão de valência

Podemos concluir:

• O tamanho dos átomos ao longo de cada período diminuí. Mas, ao longo de cada grupo aumenta.

Desta forma:

EXERCÍCIOS:
1.Consulte http://www.ptable.com/?lang=pt#Writeup/Wikipedia e indique pelo símbolo químico:
A- O elemento de número atómico 11;
B- O elemento localizado no 3º período e no grupo 2;
C- O halogéneo do 3º período;
D- O gás nobre do 2º período;
E- Dois elementos do mesmo período do sódio;
F- Dois elementos do mesmo grupo do cloro.

RESOLUÇÃO DOS EXERCÍCIOS:
1. A-Cu-cobre;
B-Mg;
C-Cl;
D-Ne;
E-Mg e Al;
F-F e Br.