Polaridade e Geometria Molecular

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Polaridade e Geometria

Molecular

Prof. Leandro Zatta

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Conceitos

Eletronegatividade

Polaridade de ligação

Momentos de dipolo

Geometria molecular

Modelo de ligação

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Questionamentos

• Como a força de atração de elétrons influência as

propriedades de um composto?

• Onde se localizam os elétrons envolvidos em uma ligação

química entre dois átomos diferentes?

• Os átomos podem se organizar com qualquer orientação

espacial?

• O que controla o ângulo de uma ligação química?

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Eletronegatividade

Valendo 1 milhão... O que é

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Eletronegatividade

Prof. Leandro Zatta 5

Definição: habilidade de um átomo em atrair elétrons para si em uma ligação.

Como é medida?

Escala proposta por Linus Pauling Relações com Tabela periódica

Eletronegatividade: habilidade de um átomo em atrair elétrons para si em uma ligação. Energia de ionização: Mede quão fortemente um átomo segura seus

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Eletronegatividade

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Eletronegatividade

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Eletronegatividade e Polaridade de ligação

Como prever polaridade entre dois átomos?

Escala proposta por Linus Pauling Tendências Tabela periódica

Composto F₂ HF LiF

Diferença de eletronegativa

4,0 – 4,0 = 0 4,0-2,1 = 1,9 4,0 – 1,0 = 3,0 Tipo de ligação Covalente apolar Covalente polar Iônica Representação F – F

δ+ _δ–

H – F

δ+ _δ–

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Momentos de dipolo

Devido a diferença de eletronegatividade entre dois átomos o centro de carga positiva pode ou não coincidir com o centro de carga negativo.

Notação de seta: Indica o deslocamento da densidade eletrônica.

+

lado “positivo” da molécula lado “negativo” da molécula

É um vetor expresso em μ

Valor do vetor relatado em debye (D)

μ = Qr

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Momentos de dipolo

Aplicação:

• Ajuda a determinar propriedades do composto

• Moléculas polares alinham-se em relação a elas mesmas e em relação aos íons

• Por que o NaCl se dissolve em água? • Por que o etanol se mistura a água?

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Exercício

1) Quais das seguintes ligações são polares: (a) P–O; (b) S–F; (c) Br–Br;

(d) O–Cl?

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Exercício

2) Qual das seguintes moléculas você determinaria como possível de ter

um momento de dipolo diferente de zero? Em cada caso, explique sua resposta:

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Geometria Molecular

• Forma espacial das moléculas aspecto importante

• Moléculas formas especiais e tamanhos definidos

• A geometria reflete na polaridade

Objetivos:

 Discutir as geometrias mais comuns

 Aplicar à moléculas e conceitos de Lewis para ligação covalente  Prever geometria de moléculas

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Geometria Molecular

• Cuidado!!!

 Estrutura de Lewis explica: fórmulas de moléculas mas não explica a geometria!

 É desenhada com os átomos em um mesmo plano mundo 3d. • Forma espacial como um todo em uma molécula

 Determinada por seus ângulos de ligação, formados pelas linhas que unem os núcleos dos átomos na molécula.

 Os ângulos de ligação se devem à repulsões elétron-elétron entre os átomos.

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Previsão do arranjo espacial de moléculas

• Para começar:

• Moléculas com um único átomo central.

• Fazer com que o ângulo entre os átomos ligantes seja o maior possível (repulsão elétron-elétron)

• Moléculas do tipo AB_n estruturas básicas • Construção da tabela

Composição Representação Ângulo Nome

AB₂ 180º Linear

AB₃ 120º Trigonal plana

AB₄ 109,5º Tetraédrica

AB₅ 90º; 120º Bipiramidal trigonal

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Previsão do arranjo espacial de moléculas

• Exemplo:

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Modelo RPENV ou VSEPR

Até o momento consideramos o átomo central sem a presença de par de elétrons isolados. E

quando temos pares isolados? O que acontece?

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Modelo RPENV ou VSEPR

• Definição:

Modelo da repulsão do par de elétrons no nível de valência

Ideia do modelo: Juntar balões idênticos pelos seus bicos!

Os balões orientam-se naturalmente apontando uma para longe do outro.

Existe uma geometria ideal para cada número de balões.

A geometria da molécula é consequência dos pares ligantes e não

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Modelo RPENV ou VSEPR

• Exemplo:

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Modelo RPENV ou VSEPR

• Passos para determinar geometria molecular

1) Desenhe a estrutura de Lewis da molécula ou íon e conte o número total de

domínios de elétrons ao redor do átomo central. Cada par de elétrons não-ligante, cada ligação simples, cada ligação dupla e cada ligação tripla são contados como um domínio de elétron

2) Determine o arranjo organizando o número total de domínios de elétrons de tal

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Modelo RPENV ou VSEPR

3) Use a distribuição dos átomos ligados para determinar a geometria da molécula.

Cuidado! Para atribuir a geometria final você deve considerar apenas os átomos! Esqueça do par isolado!

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Modelo RPENV ou VSEPR

Número de domínios de elétrons Arranjo dos pares Domínios ligantes Domínios não ligantes Geometria molecular Exemplos 2 2 0 CO₂ 3 3 0 BF₃ 3 2 1 NO₂ 4 4 0 CH₄ 4 3 1 NH₃ 4 2 2 H₂O

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Modelo RPENV - exercícios

1) Descreva a geometria de domínios de elétrons característica de cada um dos seguintes números de domínio de elétrons ao redor do átomo central:

a) 3; b) 4; c) 5; d) 6.

2) Qual a diferença entre o arranjo e a geometria molecular de uma molécula? Use a molécula de amônia NH₃ como exemplo de sua argumentação.

3) Quais são os arranjo e a geometria molecular de uma molécula que tem os seguintes domínios de elétrons em seu átomo central:

a) Três domínios ligantes e nenhum domínio não-ligante; b) Três domínios ligantes e dois domínios não-ligantes; c) Cinco domínios ligantes e três domínios não-ligantes.

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Modelo RPENV – octeto expandido

• Lembre-se!

Átomos do terceiro período da tabela periódica pode ter mais de quatro pares de elétrons ao seu redor.

Número de domínios de elétrons Arranjo dos pares Domínios ligantes Domínios não ligantes Geometria molecular Exemplos 5 5 0 PCl₅ 5 4 1 SF₄ 5 3 2 ClF₃ 5 2 3 XeF₂ 6 6 0 SF₆ 6 5 1 BrF₅ 6 4 2 XeF₄

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Modelo RPENV - exercícios

4) Dê o arranjo e a geometria molecular para as seguintes moléculas: a) N₂O (N central); b) SO₃; c) PCl₃; d) NH₂Cl; e) BrF₅.

5) Desenhe a estrutura de Lewis para cada um dos seguintes íons ou moléculas e determine seu arranjo e sua geometria molecular: a) H₃O+_;

b) SCN–_{; c) CS}

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Geometria molecular e polaridade

• Noção mais clara das formas espaciais;

• Polaridade da ligação: medida de quão igualmente os elétrons em certa ligação são compartilhados entre os dois átomos da ligação;

• Para uma molécula com mais de dois átomos: momento de dipolo depende tanto das polaridades das ligações individuais quanto da geometria da molécula;

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Geometria molecular e polaridade

6) Determine se as seguintes estruturas são polares ou apolares: a) BrCl; b) SO₂; C) SF₆.

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Forças intermoleculares

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Forças intermoleculares

Forças nas moléculas Ligações covalentes Forma espacial Energias de ligação Propriedades químicas Forças intermoleculares Propriedes Interações entre

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Forças intermoleculares

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Forças intermoleculares – Dispersão de London

Todas as moléculas apresentam força de atração? E o caso dos gases nobres?

Forças de London: Força de dispersão, conhecida como dipolo

induzido-dipolo induzido.

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Forças intermoleculares – dipolo-dipolo

O que é um dipolo? Como se forma?

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Forças intermoleculares – íon-dipolo

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Forças intermoleculares – ligação hidrogênio

Compostos formados por H e O, N, F, apresentam pontos de ebulição maiores do que deveriam apresentar.

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Forças intermoleculares

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Forças intermoleculares

7) Qual tipo de força atrativa intermolecular atua entre: a) todas as moléculas; b) moléculas polares; c) o átomo de hidrogênio de uma ligação polar e um átomo vizinho pequeno e eletronegativo.

8) Quais das seguintes moléculas podem formar ligações de hidrogênio com outras moléculas do mesmo tipo: CH₃F, CH₃NH₂, CH₃OH, CH₃Br?

9) Identifique os tipos de forças intermoleculares presentes em cada uma das seguintes substâncias e selecione a substância em cada par que tem o ponto de ebulição mais alto: a) C₆H₁₄ e C₈H₁₈, b) C₃H₈ e CH₃OCH₃, c) HOOH e HSSH, d) NH₂NH₂ e CH₃CH₃.

10) Racionalize a diferença em pontos de ebulição entre os membros dos seguintes pares de substâncias: a) HF (20 ºC) e HCl (-85 ºC); b) CHCl₃ (61 ºC) e CHBr₃ (150 ºC); c)Br₂ (59 ºC) e ICl (97 ºC).