"1º ANO" 2º BIMESTRE-2024: Ligações Químicas, Geometria/Polaridade Molecular e Interações Químicas

05/12/2023 18:00

Ligações Químicas

 

Habilidades Cognitivas:

 

(EM13CNT201) Analisar e discutir modelos, teorias e leis propostas em diferentes épocas e culturas para comparar distintas explicações sobre o surgimento e a evolução da Vida, da Terra e do Universo com as teorias científicas aceitas atualmente. (EM13CNT202X) Analisar as diversas formas de manifestação da vida em seus diferentes níveis de organização, bem como as condições ambientais favoráveis e os fatores limitantes a elas, tanto na Terra quanto em outros planetas, com ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais.

 

Regra do Octeto: átomos (exceto os gases nobres) buscam a estabilidade ficando com 2 elétrons na sua camada de valência, quando possui apenas uma camada; e quando possuem mais de uma camada com 8 elétrons, o que força estes átomos a fazerem ligações interatômicas.

 

Substância molecular: é aquela que apresenta:

_Exclusivamente ligações covalentes (ocorre entre átomos: ametálicos, através do compartilhamento de par ou pares de elétrons). Ex// H - O - H (água).

_Quando dissolvida, há possibilidade de sofrer o processo de ionização (formação de íons), no qual a diferença de eletronegatividade entre os átomos na quebra da substância formam-se os íons, aquele mais eletronegativo se transforma em ânion e o menos eletronegativo se transforma em cátion.

_Condução de corrente elétrica, apenas quando em solução vindo a sofrer ionização.

_Em temperatura ambiente pode se apresentar nos três estados físicos: sólido (açucar "C₆H₁₂O₆"), líquido (álcool "C₂H₅O_H") e gasoso (gases em geral "N₂, O₂, CO₂...).

 

Atividades:

 

01) (UFSCAR-SP) Apresentam somente ligações covalentes: 

a) NaCℓ e H₂SO₄ 

b) Mn₂O₃ e MgH₂ 

c) HCℓ e Cℓ₂O₃ 

d) KNO₃ e LiF

 

2)  (MACKENZIE-SP) São exemplos de compostos moleculares: Dados: K, Na, Li (metais alcalinos); Ca, Mg (metais alcalino-terrosos). 

a) CO₂, H₂O e H₂O₂ 

b) CO, KCℓ e NaCℓO 

c) NaF, MgO e C₁₂H₂₂O₁₁ 

d) H₂O, Li₂O e CH₄

 

3) (Cesgranrio-RJ) O ácido clorídrico puro (HCl) é um composto que conduz muito mal a eletricidade. A água pura (H₂O) é um composto que também conduz muito mal a eletricidade; no entanto ao dissolvermos o ácido na água, formamos uma solução que conduz muito bem a eletricidade, o que deve à:

a) dissociação da água em H⁺ e OH^-.
b) transferência de elétrons da água para o HCl.
c) ionização do HCl formando H⁺ e Cl^- aquosos.
d) transferência de elétrons do HCl para a água.

 

4) Todas as alternativas abaixo estão corretas, EXCETO:

a) Algumas substâncias moleculares podem formar soluções iônicas quando dissolvidas em água.

b) A condutibilidade de corrente elétrica apresentada pelas soluções aquosas é explicada pela presença de íons livres na solução.

c) O HCl em solução aquosa não conduz eletricidade porque é molecular.

d) O HNO₃ conduz corrente elétrica em meio aquoso, pois sofre ionização.

 

Composto iônico: é aquele que apresenta:

_Pelo menos uma ligação iônica (ocorre entre átomos: metálico e ametálico, através da transferência de elétron ou elétrons, onde o metal perde e o ametal ganha). Ex// Na⁺    +     Cl^-   -->   NaCl (cloreto de sódio, vulgo sal de cozinha).

_Quando dissolvido pode ocorrer o processo de dissociação iônica (separação de íons), devido a força de atração exercida pelas moléculas do solvente, afastando assim os íons, que passarão a serem livres.

_Condução de corrente elétrica quando em solução aquosa e/ou quando fundidos.

_Altas temperaturas de fusão e de ebulição, pois as ligações iônicas são muito fortes.

 

Atividades:

 

5) Marque a alternativa em que todos os compostos possuem somente ligações iônicas:

a) CaO, MgCl₂, HCl

b) NaCl, CaCl₂, CaO

c) PF₃­, NaCl, NH₃

d) Na₂O, SrCl₂, H₂O

6) (UFMG) Um material sólido tem as seguintes características:

- não apresenta brilho metálico;

- é solúvel em água;

- não se funde quando aquecido a 500 ºC;

- não conduz corrente elétrica no estado sólido;

- conduz corrente elétrica em solução aquosa.

Com base nos modelos de ligação química, pode-se concluir que, provavelmente, trata-se de um sólido

a) iônico.

b) molecular.

c) metálico.

d) nda.

 

Composto metálico: é aquele que apresenta:

_Ligação metálica (ocorre entre metais, através da nuvem eletrônica oriunda dos cátions do determinado metal juntamente com os seus átomos). Ex// Fe, Al, Ag, Au,..... "note que a representação do material metálico é igual a representação do elemento químico que o constitue.

_Brilho metálico.

_Condutividades térmica e elétrica elevadas, pois apresentam elétrons livres, bastando orientá-los por meio de um diferencial de potencial (vide Física) para termos a corrente de elétrons.

_Pontos de fusão e de ebulição elevados, pois as ligações metálicas são muito fortes.

_Maleabilidade: é a propriedade de se deixar reduzir a chapa e lâmina, pois quando pressionados os cátions, átomos e a nuvem eletrônica se rearranjam.

_Ductibilidade: é a propriedade de se deixar transformar em fios, seguindo o mesmos princípio da maleabilidade.

 

Observação: As ligas metálicas são uniões de metais de diferentes elementos químicos, por exemplo: o ouro 18 quilates (75% de ouro e 25% de prata ou cobre) ou até mesmo apresentar na união ametais como o caso do aço inoxidável (73,9% de ferro, 0,1% de carbono, 18% de cromo e 8% de níquel). Apresentando características diferentes dos metais isolados, por exemplo menor capacidade de condução de corrente elétrica.

 

Atividades:

 

7) (CEETEPS-SP) Um químico recebeu três amostras sólidas (X, Y, Z) e, após alguns testes, obteve os seguintes resultados: 

I. X conduziu eletricidade no estado sólido. 

II. Y não conduziu eletricidade no estado sólido, mas conduziu no estado líquido. 

III. Z não conduziu eletricidade no estado sólido nem no estado líquido. 

Analisando os resultados obtidos, é correto afirmar que X, Y e Z são, respectivamente, 

a) composto iônico, composto molecular, metal. 

b) metal, composto iônico, composto molecular. 

c) composto iônico, metal, composto molecular. 

d) composto molecular, metal, composto iônico. 

 

8) (UFU-MG) A melhor maneira de inferir sobre o tipo de ligação química predominante em uma determinada substância é analisar algumas de suas propriedades físicas. Em relação às propriedades das substâncias, é INCORRETO afirmar que: 

a) os compostos iônicos conduzem a corrente elétrica no estado líquido, mas os compostos moleculares geralmente são maus condutores de corrente elétrica nesse estado. 

b) na temperatura de 25°C e 1 atmosfera de pressão, todos os compostos iônicos são sólidos, enquanto os compostos que apresentam ligações covalentes podem ser sólidos, líquidos ou gasosos. 

c) os compostos com ligações metálicas são maus condutores de calor e eletricidade. 

d) os pontos de ebulição são mais altos para os compostos iônicos e metálicos e mais baixos para os compostos covalentes.

 

9)    (UFPE-PE) As ligações químicas nas substâncias K(s), HCℓ(g), KCℓ (s) e Cℓ2(g), são respectivamente: 

a) metálica, covalente, iônica, covalente. 

b) iônica, covalente, metálica, covalente. 

c) covalente, covalente, metálica, covalente. 

d) metálica, covalente, iônica, covalente.

 

Complemento:

Substância simples é formada por apenas um tipo de átomo.

Substância composta é formada por átomos de elementos químicos diferentes, sendo fixa a quantidade de cada um deles. Dalton deu o nome de "átomos complexos" a essas espécies.

 

Referência de estudo, clique no link: www.youtube.com/watch?v=UR7mFWrnCPk

 

Quantidade de Matéria 

 

Massa Molecular: é a massa da molécula, somando-se todas as massas atômicas dos átomos que a compõem, podendo ser o valor um número inteiro ou fracionário, tendo como unidade (u):

 

  

Massa Molar (M): é a massa, em gramas, de um mol da substância (ou elemento ou íon etc...). De uma forma simples obtem-se este valor a partir da Massa Molecular, basta para considerar Massa Molar trocar o u pelo g, ou seja, unidade de massa atômica por gramas. Obs: 1 mol corresponde a 6,02 x 10²³ unidades daquilo que se refere.

    Como exemplo em relação a substância dióxido de carbono, CO₂, acima a Massa Molar (M) será 44 gramas.

 

Referência de estudo, clique no link: www.youtube.com/watch?v=gYqLzNzP2EU

 

 

Geometria Molecular

 

Estuda a distribuição e organização dos átomos que contituem uma molécula.

O que rege a Geometria molecular é:

_a repulsão de pares de elétrons, sejam eles ligantes ou não; os pares de elétrons da camada de valência de um átomo, numa molécula, tendem a distanciarem o máximo possível uns dos outros, devido à exstência de força de repulsão entre eles, por possuirem a mesma carga negativa; 

_as ligações efetuadas pelos átomos (que apresentam suas respectivas eletronegatividades). 

De acordo com teoria de Repulsão de Pares Eletrônicos, comportam-se como se fossem um único par de elétrons:

• um par de elétrons não compartilhado (livre);
• uma ligação covalente simples;
• uma ligação covalente dupla;
• uma ligação covalente tripla.

Geometria Linear: para moléculas diatômicas ou para moléculas triatômicas, onde átomos centrais não apresentam par ou pares de elétrons não ligantes, o ângulo formado é de 180º entre as ligações consecutivas, ou seja, eles estão sobre uma reta. (geometria Linear);

Geometria Angular: para moléculas triatômicas, onde o átomo central apresenta par ou pares de elétrons não ligantes, o ângulo formado é variável, de acordo com os átomos envolvidos, ou seja, eles formam um ângulo.

Geometria Trigonal Plana: para moléculas tetratômicas, onde o átomo central faz três ligações com os demais, os ângulos formados entre os átomos são iguais a 120º, equivalendo a um triângulo equilátero.

Geometria Pirâmidal: para moléculas também tetratômicas, onde o átomo central apresenta par ou pares de elétrons não ligantes, os quatro ângulos formados são iguais a 109º28', formando uma pirâmide.

Geometria Tetraédrica: para moléculas pentatômicas, onde o átomo central faz quatro ligações com os demais, os ângulos formados entre os átomos são iguais a 109,5º, equivalendo a um tetraedro (geometria tetraédrica).

    Abaixo segue uma tabela descrevendo respectivamente as geometrias citadas acima: 

Referência de estudo, clique no linK: www.youtube.com/watch?v=FTsU0vE9Gik

 

Polaridade Molecular 

 

    É o estudo e determinação de uma molécula em apolar (não há pólos: positivo e negativo) ou polar (apresenta pólos: positivo e negativo). Fator este que influência em propriedades como a solubilidade, temperatura de fusão e ebulição.

 

A polaridade de uma molécula esta associada:

_à sua geometria molecular;

_à eletronegatividade dos átomos  e ao vetor resultante.     

    

    As moléculas polares são aquelas que apresentam o vetor resultante de suas ligações diferente de zero, ou seja, momento dipolar diferente de zero.

  Quando formada somente por dois átomos diferentes, apresentam polos positivo e negativo devido a diferença de eletronegatividade; 

    Quando formada por mais de dois átomos apresentando uma geometria molecular de tal forma que um lado possui uma concentração maior de elétrons (pólo negativo) enquanto que o outro lado com menor concentração (pólo positivo.)

 

    As moléculas apolares são aquelas que apresentam o vetor resultante, referente às suas ligações interatômicas, igual a zero, como por exemplo as Substâncias Simples:

 

E como por exemplo as Geometrias : Trigonal Plana, Linear e Tetraédrica, com todos os átomos ao redor iguais:

Observação: se nas moléculas acima um dos átomos ao redor for diferente a molécula será polar, isso se a eletronegatividade dele for diferente.

 

Videoaula youtube, clique no link: www.youtube.com/watch?v=fjqD-S5641E

 

Atividade:

 

10)    A relação entre a molécula, sua geometria e sua polaridade está representada corretamente em
 

a) CCl₄, tetraédrica e polar.
b) PBr₃, piramidal e apolar.
c) BeF₂, angular e polar.
d) CO₂, linear e apolar.
e) NH₃, angular e apolar.

Interações Químicas

    

    Ligações que unem as moléculas, sendo importante saber qual o tipo de molécluas que estão se ligando: polares, apolares ou polar com apolar. 

 

Moléculas Polares:

 

Ligações Dipolo-Dipolo:

     Devido as moléculas possuírem pólos: positivo e negativo, as moléculas se atraem através dos pólos opostos:

 

        

 

"Ponte" ou Ligação de hidrogênio:

    É uma ligação dipolo-dipolo, porém específica, ou seja, segue o conceito da ligação dipolo-dipolo acima, sendo acrescentado o seguinte: duas moléculas polares se interligam direcionando o hidrogênio de uma com o FON (Flúor, Oxigênio ou Nitrogênio) da outra.

Obs: Das três ligações intermoleculares, considerando partículas de massas aproximadas nas três situações, a ligação de hidrogênio é a mais forte apresentado assim maiores pontos de fusão e ebulição.

 

Moléculas Apolares:

 

Força de London ou Dipolo instantâneo - Dipolo induzido:

 

    Quando duas moléculas apolares aproximam-se, ocorre uma repulsão entre suas nuvens eletrônicas, sendo que os elétrons vão se acumular numa região da molécula, deixando a outra região com deficiência de cargas negativas. Ao acontecer esta repulsão, cria-se na molécula um dipolo instantâneo, que faz a indução nas outras moléculas apolares, dando origem a uma pequena força de atração entre elas.  

   

Moléculas: Polar e Apolar:

 

Dipolo - Dipolo Induzido:

 

    Uma molécula polar induz uma molécula apolar a se polarizar, permitindo assim a ligação entre ambas.

 

Referência de estudo, clique no link: www.youtube.com/watch?v=xSAlDzPGXgA 

 

Atividades:

 

11)    O dióxido de carbono, presente na atmosfera e nos extintores de incêndio, apresenta ligação entre os seus átomos do tipo....... e suas moléculas estão unidas por ....... .

Os espaços acima são corretamente preenchidos pela alternativa:

a) covalente apolar - forças de Van der Waals

b) covalente apolar - atração dipolo induzido-dipolo induzido

c) covalente polar - ligações de hidrogênio

d) covalente polar - forças de Van der Waals