MOLÉCULAS NA
TROPOSFERA
Espécies Maioritárias e Espécies Vestigiais
08-02-2011
Dulce Campos
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Estudo da molécula de oxigénio
A atmosfera é constituída maioritariamente por moléculas.
Os átomos ligam-se, formando as moléculas, porque tal como todos
os sistemas físicos, tendem a encontrar o estado mais estável que
corresponde à menor energia possível.
Os átomos, tal como a Natureza, regem-se pelo Princípio da
Energia Mínima.
Mas como é que eles atingem o estado de menor
energia possível?
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Estudo da molécula de oxigénio
Distância internuclear de
equilíbrio – comprimento
da ligação
A interacção entre eles é nula, ou seja, a
energia potencial do sistema constituído
por estes dois átomos é zero
Energia de
ligação
• forças atractivas fazem baixar a
energia de interacção ou
energia potencial eléctrica do
sistema dos dois átomos;
• forças repulsivas fazem
aumentar a energia potencial
eléctrica do sistema
Energia libertada quando
se forma uma mole de
moléculas
Estado de menor energia possível para o
sistema que atinge o máximo de
estabilidade – forma-se a molécula
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Dulce Campos
Estudo da molécula de oxigénio
• O que se passou com os electrões dos dois átomos de oxigénio?
TLV
TOM
Teoria Ligação de
Valência
Teoria Orbitais
Moleculares
Ambas se basearam em fundamentos da
Mecânica Quântica
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Estudo da molécula de oxigénio
TLV
• os electrões de valência da molécula são todos os
electrões de valência dos átomos que a formaram
• só os electrões de valência contribuem, em maior ou
menor grau, para a formação da molécula;
• quando dois átomos se aproximam, as nuvens
electrónicas correspondentes a duas órbitas atómicas
semipreenchidas começam a sobrepor-se, passando a
existir uma nuvem electrónica comum.
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Estudo da molécula de oxigénio
TLV
• Os electrões ficam atraídos simultaneamente pelos dois
núcleos, isto é, são partilhados pelos dois átomos;
• para que as repulsões entre os electrões partilhados
diminuam, estes passam a ter spins opostos;
• numa ligação covalente os electrões da ligação ocupam,
na maior parte do tempo, na região do espaço entre os
núcleos
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Estudo da molécula de oxigénio
• Como sabemos quantos electrões vão efectivamente unir
os átomos?
A ligação é feita através dos electrões
desemparelhados dos dois átomos de
oxigénio:
Os quatro electrões desemparelhados formam dois pares electrónicos e são
partilhados pelos dois núcleos, ocupando preferencialmente a região
internuclear: estabelecem uma ligação covalente entre os dois átomos.
Como há dois pares electrónicos partilhados, a ligação chama-se covalente
dupla.
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Estudo da molécula de oxigénio
Ligação covalente significa partilha de electrões.
Ligação covalente dupla significa dois pares
electrónicos partilhados, ou seja, dois pares
ligantes
Aos pares de electrões isolados, que não
contribuem para a ligação chamam-se pares nãoligantes
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Estudo da molécula de oxigénio
• Como podemos representar a ligação?
Notação de Lewis
Oito electrões de
valência não-ligantes na
molécula
Ligação covalente dupla:
quatro electrões partilhados
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Estudo da molécula de oxigénio
• Na molécula temos:
• Doze electrões de valência (seis de cada átomo);
• Quatro destes electrões vão ser partilhados, estabelecendo
efectivamente a ligação;
• Os oito electrões que sobram formam quatro pares de electrões
não-ligantes.
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Moléculas de Hidrogénio e Azoto
• Tal como a molécula de oxigénio estas também são
moléculas diatómicas homonucleares.
TAREFA
1. Explique o que entende por molécula diatómica
homonuclear.
2. Explique a formação das moléculas de acordo com a
TLV.
TEMPO : 10 MINUTOS
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Moléculas de Hidrogénio e Azoto
H2
OU
Ligação covalente Simples: um
par de electrões partilhado, um
par ligante
N2
Dois pares de electrões
não-ligantes
OU
Ligação covalente tripla: três
pares de electrões partilhados,
três pares ligantes
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Parâmetros de Ligação
• Energia e Comprimento da Ligação Covalente
1. Que relação existe entre o número de electrões partilhados e o valor
da energia da ligação?
2. Que relação existe entre o nº de electrões partilhados e o
comprimento da ligação?
3. Que relação existe entre o tipo de ligação, a força da ligação e o seu
comprimento?
4. Qual das moléculas será menos reactiva? justifique
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Parâmetros de Ligação
Maior número de electrões partilhados
mais forte
maior energia de ligação
estabilidade da molécula
Maior estabilidade
ligação
maior
menor reactividade química
• A molécula de hidrogénio tem uma energia de ligação
comparativamente maior do que a de flúor, apesar de ambas terem
uma ligação covalente simples
• Deve-se à singularidade do átomo de hidrogénio, muito pequeno e só
com um electrão.
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Parâmetros de Ligação
• Das três moléculas, a que tiver menos electrões
partilhados deverá ter maior comprimento de ligação, o
que se verifica.
Maior nº de electrões partilhados implica
maior energia de ligação o que implica
menor comprimento de ligação.
• Menos reactiva é a molécula de Azoto, o que explica o
que se passa na atmosfera. Estas não se dissociam
apenas se ionizam nas camadas mais altas da atmosfera
com radiações UV bem mais energéticas
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Gases Raros
• Porque não formam moléculas?
não há electrões disponíveis para serem
simultaneamente partilhados por dois núcleos
Os outros gases raros têm estrutura electrónica semelhante à
do néon, no que diz respeito ao nível electrónico de valência.
Também nenhum deles forma moléculas com outros átomos.