ESCOLA BÁSICA E SECUNDÁRIA DE VELAS
Física e Química A – 10º ano
UNIDADE 2 – NA ATMOSFERA DA TERRA:
RADIAÇÃO, MATÉRIA E
ESTRUTURA
5- Moléculas na Troposfera
1
Ano Lectivo 2010/2011
Física e Química A | 10º ano
5.1. MODELO COVALENTE DE LIGAÇÃO QUÍMICA
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5.1. Modelo covalente de ligação química
Ligação covalente
Chama-se ligação química ao conjunto das forças que mantêm os átomos unidos e
que são fundamentalmente de natureza electrostática.
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.
Uma ligação química em que os electrões responsáveis pela ligação são partilhados
pelos dois átomos que se ligam designa-se ligação covalente
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5.1. Modelo covalente de ligação química
Como se formam as ligações covalentes?
A primeira tentativa bem sucedida para explicar a formaçõa de ligações covalentes foi
apresentada por Lewis em 1916; a sua aplicação prática é muito utilizada, por permitir
determinar facilmente a estrutura de muitas moléculas simples.
Outras teorias desenvolvidas:
• Teoria de Ligação de Valência (TLV), que considera que as ligações resultam da
sobreposição das orbitais atómicas de cada um dos átomos que se ligam;
• Teoria das Orbitais Moleculares (TOM). Que explica a ligação como resultado da
combinação das orbitais atómicas, com a formação de orbitais moleculares, assim
designadas por abrangerem toda a molécula.
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5.1. Modelo covalente de ligação química
Ligação covalente
Chama-se ligação química ao conjunto das forças que mantêm os átomos unidos e
que são fundamentalmente de natureza electrostática.
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.
Uma ligação química em que os electrões responsáveis pela ligação são partilhados
pelos dois átomos que se ligam designa-se ligação covalente
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5.2. OS PARÂMETROS DA LIGAÇÃO
COVALENTE
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5.2. Os parâmetros da ligaçao covalente
PARÂMETROS DA LIGAÇÃO COVALENTE
As ligações covalentes são caracterizadas por um certo conjunto de parâmetros: a
ordem de ligação, a energia de ligação, o comprimento de ligação e o ângulo da
ligação.
ORDEM DE LIGAÇÃO
A ordem de ligação é igual ao número de pares de electrões partilhados pelos átomos
que se ligam.
A ordem de ligação é um parâmetro importante, uma vez que está relacionada com o
comprimento e com a energia de ligação.
Tipo de ligação
Ordem de ligação
Simples
1
Dupla
2
Tripla
3
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5.2. Os parâmetros da ligaçao covalente
PARÂMETROS DA LIGAÇÃO COVALENTE
ENERGIA DE LIGAÇÃO
A energia de ligação é a quantidade de energia libertada na formação da ligação e é,
em valor absoluto, igual à energia de dissociação (quantidade de energia absorvida na
ruptura dessa ligação).
Em geral, quanto maior for a ordem de ligação entre dois átomos, maior é a força de
atracção entre os núcleos, ou seja, maior é a energia de ligação.
Nas moléculas diatómica, a reactividade é tanto maior quanto menor for a energia da
ligação; a energia de ligação é, em valor absoluto, igual à energia de dissociação e,
quanto mais baixa for esta, mais fácil é romper a ligação entre os dois átomos.
Molécula
diatómica
Tipo de ligação
Ordem de ligação
Energia de
ligação (KJ/mol)
N2
Tripla
3
946
O2
Dupla
2
497
F2
Simples
1
159
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5.2. Os parâmetros da ligaçao covalente
PARÂMETROS DA LIGAÇÃO COVALENTE
ENERGIA DE LIGAÇÃO
Admitindo que a força da ligação aumenta com a ordem de ligação, é possível concluir
que a reactividade das moléculas diminui com o aumento da ordem das ligações.
Ordem
Força
Energia
Estabilidade
Reactividad
e
Nas moléculas diatómicas a reactividade diminui com o aumento da ordem de ligação.
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5.2. Os parâmetros da ligação covalente
PARÂMETROS DA LIGAÇÃO COVALENTE
ENERGIA DE LIGAÇÃO
COMPRIMENTO
DE LIGAÇÃO
Numa molécula, o comprimento de ligação entre dois átomos é a distância média
entre os respectivos núcleos, na posição de maior estabilidade.
Molécula
diatómica
Tipo de ligação
Ordem de ligação
Comprimento de
ligação (pm)
N-N
Simples
1
147
NN
Dupla
2
125
NN
Tripla
3
110
O comprimento da ligação entre dois átomos iguais diminui com o aumento da ordem
de ligação (aumento da energia de ligação).
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5.2. Os parâmetros da ligação covalente
PARÂMETROS DA LIGAÇÃO COVALENTE
ENERGIA DE LIGAÇÃO
COMPRIMENTO
DE LIGAÇÃO
Ordem
Força
Energia
Comprimento
Reactividad
e
Nas moléculas diatómicas o comprimento de ligação diminui com o aumento da ordem de ligação.
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5.2. Os parâmetros da ligação covalente
PARÂMETROS DA LIGAÇÃO COVALENTE
EmENERGIA
suma… DE LIGAÇÃO
• Comp. ligação simples
> comp. ligação dupla > comp. ligação tripla
• Energia Ligação simples
< energia Ligação dupla < energia ligação tripla
• A um maior comprimento de ligação corresponde uma maior energia de ligação e
reciprocamente.
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5.3. LIGAÇÃO QUÍMICA NAS MOLÉCULAS QUE
EXISTEM NA TROPOSFERA
13
5.3. Ligação química nas moléculas que existem na troposfera
Moléculas de di-hidrogénio; dioxigénio; diazoto; água; amoníaco; metano e
dióxido de carbono.
Ver manual páginas 156 à 159
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5.4. A FORMA DAS MOLÉCULAS: GEOMETRIA
MOLECULAR
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5.4. A forma das moléculas: geometria molecular
GEOMETRIA MOLECULAR
Forma como os átomos que constituem a molécula se
distribuem no espaço;
•As moléculas diatómicas são necessariamente lineares ( linha
que une os dois átomos)
•No caso das moléculas poliatómicas há várias geometrias
possíveis, o que depende do modo como os átomos se ligam
entre si, mais concretamente dos ângulos de ligação.
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5.4. A forma das moléculas: geometria molecular
ÂNGULOS DE LIGAÇÃO
Ângulo de ligação é o ângulo interno formado pela intersecção das duas linhas rectas
que passam pelo meio do átomo central e pelo meio de dois átomos ligados a ele.
Numa molécula de água o ângulo entre as
duas ligações O-H é igual a 104,45º e o
comprimento das ligações é igual a 95,8 pm.
Quanto menos electrões não-ligantes tiver átomo central, maiores serão os ângulos das
ligações, dada a repulsão que os electrões não-ligantes exercem sobre os electrões das
ligações.
Os ângulos das ligações variam, também, com o raio do átomo central e com o raio dos
átomos ligados.
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5.4. A forma das moléculas: geometria molecular
PREVISÃO DA GEOMETRIA DAS MOLÉCULAS
Método baseado na Teoria da Repulsão dos Pares Electrónicos da Camada de
Valência:
- considera-se que as moléculas apresentam a geometria que as torna mais estáveis,
ou seja, a que minimiza a repulsão electrostática entre os pares de electrões
existentes ao redor do átomo central (que se repelem mutuamente, por possuírem
cargas com o mesmo sinal);
- Quanto mais afastados estiverem esses pares electrónicos menor será a repulsão.
A repulsão (em termos relativos) é:
- maior entre pares de electrões não ligantes;
- intermédia entre pares ligantes e pares não ligantes;
- e menor entre pares ligantes.
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5.4. A forma das moléculas: geometria molecular
PREVISÃO DA GEOMETRIA DAS MOLÉCULAS
As moléculas adquirem a geometria que minimiza as repulsões entre os pares de
electrões existentes ao redor do átomo central, que sejam usados nas ligações
(ligantes), quer sejam pares não-ligantes.
Uma forma prática de prever a geometria de uma
molécula é:
PARES
ELECTRÓNICOS EM
TORNO DO ÁTOMO
CENTRAL
GEOMETRIA
2
Linear
contagem,
3
Triangular plana
ligações duplas ou triplas são consideradas como
4
Tetraédrica
1. Representar a sua estrutura de Lewis.
2. Contar o número de pares electrónicos em torno do
átomo
central
(importante:
nesta
um único par).
3. Aplicar a correspondência da tabela ao lado.
4. Suprimir os vértices da geometria que corresponda a
pares de electrões não-ligantes.
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5.4. A forma das moléculas: geometria molecular
Exercícios:
Para praticares o que acabaste de aprender, resolve os exercícios das páginas 163,
164 e 165.
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