16-02-2013

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Sumário

Na Atmosfera da Terra: Radiação, Matéria e Estrutura – Unidade temática 2

Moléculas na Troposfera – espécies maioritárias e espécies vestigiais.

• Ligação covalente. Notação de Lewis. Regra do octeto.

• Como se estabelece e mantém a ligação covalente nas moléculas: H2, N2 e O2.

• Parâmetros da ligação covalente: energia e comprimento de ligação nas moléculas

diatómicas.

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Atmosfera da Terra

Moléculas na Troposfera:

• Espécies maioritárias: N2; O2; H2O; CO2

• Espécies vestigiais: H2; CH4; NH3

O que é uma molécula?

Uma molécula é uma combinação de dois

ou mais átomos, que se mantêm unidos

numa estrutura bem definida através de

ligações químicas.

Ligação Química – modelo covalente

Ligação química

15/02/2013

Para se compreender a estrutura das moléculas é necessário usar um modelo

interpretativo do modo como se ligam os átomos quando formam as moléculas.

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Atmosfera da Terra

Como se explica a tendência

dos átomos para se ligarem

uns aos outros formando

moléculas, agregados mais

estáveis?

Analisemos o exemplo da

formação duma molécula

diatómica e as forças

responsáveis por essas

ligações.

Ligação Química

Ligação química

A figura ilustra a variação da energia potencial do conjunto de dois átomos em função da distância entre eles.

15/02/2013

Atmosfera da Terra

Este comportamento explica-se

como o resultado de dois efeitos

opostos:

• Atrações, entre protões e

eletrões;

• Repulsões, entre protões e

entre eletrões.

Ligação Química

Ligação química

Esquema das forças atrativas e repulsivas na interação entre dois átomos.

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Atmosfera da Terra

Chama-se ligação química ao conjunto das

forças que mantêm os átomos unidos e

que são fundamentalmente de natureza

eletrostática.

Quanto maior for a diferença entre a

energia das moléculas e a soma das

energias dos átomos que as constituem,

mais fortes são as ligações e mais estáveis

são as moléculas.

Ligação Química

Ligação química

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Atmosfera da Terra

A ligação covalente é uma ligação química em que os

eletrões responsáveis pela ligação são partilhados

pelos dois átomos que se ligam.

Ligação Covalente

Modelo covalente de ligação química

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Atmosfera da Terra

A primeira tentativa bem sucedida para explicar a

formação de ligações covalentes foi apresentada

por Lewis em 1916.

A notação de Lewis ainda hoje se utiliza para

compreender a estrutura de moléculas simples.

Contudo, desenvolveram-se outras teorias mais

elaboradas: a Teoria da Ligação de Valência e a

Teoria das Orbitais Moleculares.

Notação de Lewis

Notação de Lewis

Gilbert Newton Lewis Físico-Químico EUA (1875-1946)

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Atmosfera da Terra

Na notação de Lewis:

• O símbolo do elemento representa o núcleo e os eletrões do cerne do átomo ou

no caso do H e do He apenas o núcleo.

• Os pontos ou cruzes simbolizam os eletrões de valência.

• Deve ter-se em conta a regra do octeto.

Notação de Lewis

Notação de Lewis

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Atmosfera da Terra

Descrição: O átomo adquire estabilidade ao completar oito eletrões na camada

de valência, “imitando” os gases nobres.

Regra do Octeto

Regra do octeto

Configuração Geral: ns2 np6

Obs. Esta regra só é válida para os elementos representativos.

Exceção para o H, Li, B e Be.

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Atmosfera da Terra

Molécula de hidrogénio – H2

Como se estabelece a ligação covalente?

O hidrogénio é um gás vestigial da troposfera, constituído por moléculas diatómicas

homonucleares.

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Atmosfera da Terra

Molécula de cloro – Cl2

Como se estabelece a ligação covalente?

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Atmosfera da Terra

Molécula de cloreto de hidrogénio – HCl

Como se estabelece a ligação covalente?

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Atmosfera da Terra

Molécula de oxigénio – O2

Como se estabelece a ligação covalente?

O oxigénio é um gás maioritário da troposfera, constituído por moléculas diatómicas

homonucleares.

15/02/2013

Atmosfera da Terra

Molécula de azoto – N2

Como se estabelece a ligação covalente?

O azoto é um gás maioritário, é o mais abundante da troposfera, constituído por

moléculas diatómicas homonucleares.

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Atmosfera da Terra

Energia de ligação e comprimento de ligação

Parâmetros da ligação covalente

Para que se forme uma ligação química é necessário que:

• pelo menos, dois átomos se aproximem;

• esses átomos possuam uma configuração estável e uma energia mais baixa quando

formam uma molécula do que quando estão separados.

15/02/2013

Atmosfera da Terra

Energia de ligação e comprimento de ligação

Parâmetros da ligação covalente

Portanto, a distância entre os

núcleos dos átomos é tal que se

verifica um equilíbrio entre as

várias forças (atrativas e

repulsivas) que conduzem a um

valor de energia mínimo.

As ligações químicas são

caracterizadas pelo comprimento

de ligação e pela energia de

ligação.

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Atmosfera da Terra

Comprimento de ligação

Parâmetros da ligação covalente

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Atmosfera da Terra

Energia de ligação e energia de dissociação

Parâmetros da ligação covalente

Como a molécula é mais estável que os seus átomos separados, no processo de

formação de uma molécula há libertação de energia, a essa energia chama-se energia

de ligação.

A energia de ligação é igual em módulo à energia que é necessário fornecer quando se

pretende separar os átomos ou seja romper a ligação, a essa energia chama-se energia

de dissociação.

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Atmosfera da Terra

Parâmetros da ligação covalente

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Atmosfera da Terra

Comprimento de ligação/energia de ligação

Comprimento de ligação e energia de ligação para algumas moléculas

15/02/2013

A ordem de ligação entre dois átomos corresponde ao número de pares de eletrões

efetivamente ligantes que asseguram a ligação entre eles.

Por exemplo, na molécula de azoto (N2), a ordem da ligação é 3.

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Atmosfera da Terra

Correlação comprimento de ligação/energia de ligação

Comprimento e energia de ligação

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Atmosfera da Terra

Comprimento de ligação/energia de ligação

Comprimento e energia de ligação

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TPC

• Exercícios que ficarem por fazer

da APSA 8 – Parâmetros de ligação. Geometria molecular

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