Vídeo Aula #170: Variáveis de um Gás - Número de Moléculas

Forças Intermoleculares: As Forças de Interação Entre As Moléculas

Será que uma molécula, quando próxima a outra, influencia em alguma coisa? O fato de moléculas - e átomos - possuírem campo magnético faz com que haja influência de uma nas outras. Vamos tentar explicar melhor essa questão.

A polaridade molecular

Vamos ao básico, nos restringindo apenas a moléculas diatômicas (formadas por apenas dois átomos): quando pelo menos dois átomos se ligam, formando uma molécula, existe entre eles uma "disputa" pelos elétrons.

Quando um deles é mais eletronegativo que o outro conseguirá mantê-lo mais próximo de si por mais tempo. Dessa forma, podemos dizer que o lado da molécula que possui o átomo mais eletronegativo fica mais negativo, enquanto que o lado do átomo menos eletronegativo fica mais positivo. Temos então uma molécula polar.

Quando os dois átomos de nossa molécula têm a mesma eletronegatividade, portanto são do mesmo elemento, nenhum deles é capaz de garantir a presença dos elétrons por mais tempo que o outro. Dessa forma, nenhum dos lados ficará mais positivo ou mais negativo. A molécula será apolar.

Compreenda que esses exemplos são bem simples e que a polaridade molecular, embora funcione dessa forma, é um pouco mais complexa, pois depende muito da geometria da molécula em questão.

Força intermolecular

Quando duas moléculas se aproximam há uma interação de seus campos magnéticos o que faz surgir uma força entre elas. É o que chamamos de força intermolecular. Essas forças variam de intensidade, dependendo do tipo da molécula (polar ou apolar) e, no caso das polares, de quão polares elas são.

Observação importante: A teoria cinética dos gases assume que a distância entre as moléculas é tão grande que não existe força de atração entre elas. Em estado líquido e sólido as moléculas estão muito próximas e a força atrativa pode ser observada.

Vamos ver então como são as forças quando aproximamos:

Íon x molécula polar: É a força mais forte e sua magnitude pode ser compatível a de uma ligação covalente.

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Molécula polar x molécula polar: Ocorre entre moléculas polares da mesma substância ou de substâncias diferentes, ambas polares. Esta força é muito conhecida como dipolo x dipolo ou dipolo-permanente.

 

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Ligações de hidrogênio: Quando ligado a um átomo pequeno e de forte eletronegatividade (F, O ou N), o hidrogênio forma ligações polares muito fortes. Seus pólos interagirão fortemente com outras moléculas polares, formando uma forte rede de ligações intermoleculares.

 

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Molécula polar x molécula apolar: Conhecida como interação dipolo x dipolo induzido, ocorrem porque moléculas polares (dipolos permanentes) conseguem distorcer a distribuição de carga em outras moléculas vizinhas, através de polarização induzida. Uma interação desse tipo é uma interação fraca.

 

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Essas interações são responsáveis, por exemplo, pela solubilidade de gases como o O² (apolar) em água.

Molécula apolar x molécula apolar: O movimento dos elétrons permite que, em determinado momento, moléculas apolares consigam induzir um dipolo em sua molécula vizinha e esta, uma vez polarizada, dê seqüência ao efeito. Essas forças foram percebidas pelo físico polonês Fritz London, que sugeriu que moléculas apolares poderiam se tornar dipolos temporários. Essas forças ficaram conhecidas como forças de dispersão ou forças de London.

Onde atuam as forças intermoleculares

A força intermolecular é responsável por alguns fenômenos muito comuns, como a capilaridade e a tensão superficial. Quando pegamos uma toalha de papel e colocamos apenas uma de suas pontas em contato com a água. Após alguns instantes, toda a toalha está úmida. Essa "subida" da água por algumas superfícies ou tubos capilares (muito finos) é chamada de capilaridade. O fato de uma agulha flutuar sobre a superfície da água mesmo sendo mais densa que ela e o caminhar de um inseto sobre a água só é possível pela tensão superficial, uma espécie de fina camada que se forma nos líquidos.

Ponte de Hidrogênio

Se não existissem as pontes de hidrogênio, a água teria seu ponto de ebulição perto de -90^oC, o que tornaria sua existência impossível na Terra.

Capilaridade

A água chega a uma flor subindo pelo seu caule. Esse é um bom exemplo para o fenômeno da capilaridade. Quando você recebe flores e as coloca em um jarro, é um hábito muito comum cortar a ponta inferior do caule. Para evitar que o ar entre nos pequenos vasos que existem no caule e interrompam a capilaridade por evitar o contato entre as moléculas da água, faça o corte do caule dentro do jarro com água e suas flores durarão um pouco mais.

Quem faz a ciência

Fritz London (1900-1954): Físico polonês que, juntamente com Walter Heitler, publicou o primeiro estudo sobre mecânica quântica na molécula de hidrogênio. Estudou nas universidades de Bonn, Frankfurt, Göttingen, Munique e Paris. Suas publicações mais importantes incluem dois volumes sobre superfluidos. É mais lembrado pela sua teoria sobre as forças de dispersão.

 

Fonte:http://educacao.uol.com.br/disciplinas/quimica/forcas-intermoleculares-as-forcas-de-interacao-entre-as-moleculas.htm

Compostos Binários

A química considera um composto binário quando sua molécula é formada por dois elementos químicos diferentes, independente da função a qual este composto pertença. Assim, no que tange às funções inorgânicas, poderemos ter um composto binário representando um ácido, um sal ou um óxido. Particularmente aos óxidos, por definição tem-se que ter um composto binário, no qual o elemento mais eletronegativo é o oxigênio. Já em referência às bases, não se pode ter uma molécula binária desta função porque esta tem de ser composta por um elemento (geralmente metal) seguido por uma hidroxila (OH^-), o que a torna no mínimo ternária (formada por três elementos químicos diferentes).

Molécula do composto binário ácido fluorídrico (HF)

Os ácidos binários serão alguns hidrácidos, aqueles que não apresentam oxigênio na molécula. Por exemplo: o ácido clorídrico (HCl), o ácido fluorídrico (HF) e o ácido bromídrico (HBr), todos consistindo em ácidos binários, ou seja, apresentam hidrogênio ionizável e são constituídos apenas por dois elementos.

Em relação aos sais, inúmeros são os exemplos de compostos binários, destacando-se mais uma vez aqueles derivados dos halogênios, como os cloretos, fluoretos, brometos e iodetos. Por exemplo, pode-se apontar o cloreto de sódio (NaCl), o fluoreto de lítio (LiF) e o brometo de potássio (KBr) como bons exemplos.

No que tange aos óxidos, todo composto formado por dois elementos químicos nos quais o oxigênio é o mais eletronegativo deles será pertencente à função de óxido. Por exemplo, a água (H₂O), o gás carbônico (CO₂) e o óxido de mercúrio (HgO) são exemplos de óxidos, devendo serem todos compostos binários.

Os hidretos, compostos binários que contém o elemento hidrogênio, representam também um importante grupo de moléculas binárias. Por exemplo, o hidreto de sódio (NaH), o hidreto de cálcio (CaH₂) e o hidreto de potássio (KH), apresentam importância na área da síntese química.

A teoria da doação e recepção de elétrons é muito utilizada na representação de um composto de natureza binária. “Este modelo iônico, a descrição da ligação em termos de íons, é particularmente apropriada para descrever compostos binários entre elementos não-metálicos e elementos metálicos, especialmente aqueles do bloco s. Um sólido iônico é um conjunto de cátions e ânions empacotados em um arranjo regular”.

De acordo com a teoria iônica, para um composto do tipo AB, o elemento A apresenta caráter positivo, o que o caracteriza como um doador de elétrons. Já o composto B, de caráter negativo, é um aceitador de elétrons, os quais são provenientes de A. Assim, a maioria dos compostos binários é caracterizada pela presença em sua estrutura de uma ou mais ligações de natureza iônica (doação e recebimento de elétrons).

Fonte:  http://www.infoescola.com/quimica/compostos-binarios/

Vídeo Aula #96: Polaridade das Moléculas e das Ligações Químicas

Ciclo Catalítico

Para que uma reação química ocorra, é necessário que as espécies envolvidas (átomos, moléculas ou íons) interajam entre si através de choques mecânicos. Assim, através dessas colisões formam-se os complexos ativados, e posteriormente os produtos finais.

Um complexo ativado é nada mais que o estado intermediário entre reagentes e produtos, caracterizado pelo encontro das moléculas de reagentes com enfraquecimento das ligações, e instantânea formação dos produtos, com ligações sólidas. Sendo então existentes por um curtíssimo espaço de tempo, uma vez que os choques ocorrem desordenadamente e a reação se processa a cada momento.

Entretanto, para que um complexo ativado seja formado, é necessária uma determinada quantidade de energia que capaz de vencer a força de repulsão criada pela aproximação das eletrosferas das espécies, a chamada energia de ativação. Portanto, é responsável pelas colisões e quebra de ligações dos reagentes, podendo ser fornecida, por exemplo, sob forma de calor.

Um catalisador é capaz de criar determinadas condições no meio (como a melhora no contato e colisões mais efetivas ou alteração no pH) que favoreçam a reação através da diminuição da energia de ativação, assim, o equilíbrio da reação é atingido mais rapidamente, mas sem deslocamento. Ou seja, a mesma quantidade de produto será obtida através de um processo sem e com catalisador, a diferença estará apenas no tempo necessário para que tal quantidade seja produzida.

Ação do Catalisador em uma sequência de reações

Os catalisadores podem agir como seqüestrastes de reagentes (sendo assim o princípio dos catalisadores sólidos em meio a um leito gasoso ou líquido), onde após os mesmos colidirem efetivamente, os produtos gerados são liberados e um novo ciclo reagentes + catalisador → produtos – catalisador começa.

O esquema a seguir ilustra a ação de um catalisador para a reação genérica A + B → C:

Como pode ser analisado, o reagente A une-se ao catalisador; em seguida o reagente B segue o mesmo caminho, formando o complexo ativado AB. Instantaneamente o produto C é formado e desprende-se do catalisador que, agora livre, pode novamente ligar-se aos reagentes A e B gerando o mais uma vez o produto C. Sendo este processo contínuo até que os reagentes se esgotem ou o catalisador seja contaminado.

Um ciclo catalítico bastante simples é o de decomposição do peróxido de hidrogênio (água oxigenada) em água e oxigênio livre pela ação do íon iodeto:

Observe que o mecanismo existente é o seguinte, onde o íon iodeto sempre é recuperado ao final de cada série de reações:

H₂O_2(aq) + I^-_(aq) → OI^-_(aq) + H₂O_(l)

H₂O_2(aq) + OI^-_(aq) → I^-_(aq) + H₂O_2(l) + O_2(g)

_{Fonte: http://www.infoescola.com/quimica/ciclo-catalitico/}

Fórmula Molecular

 

Fórmula Molecular é a combinação de símbolos químicos e índices que expressam os números reais dos átomos de cada elemento presente em uma molécula.

Para a determinação da fórmula molecular é necessário primeiro obter a fórmula empírica, que é a fórmula que mostra os números relativos de átomos de cada elemento em um composto. Ela expressa a proporção dos átomos; por exemplo, na glicose a proporção é de um átomo de carbono, para dois de hidrogênio, para um de oxigênio, ou seja, CH₂O (1:2:1). O passo seguinte é calcular a massa dessa fórmula empírica. Sabendo que as massas atômicas desses elementos são iguais a: C = 12, H = 1 e O=16.

A partir da fórmula empírica (CH₂O), calculamos a massa dessa fórmula multiplicando as massas atômicas pelas suas respectivas massas:

C = 12. 1= 12
H = 1.2 = 2 O =16. 1 = 16__________
Massa de CH₂O = 30

Mas a fórmula empírica não indica por si só qual será a fórmula molecular, afinal de contas essa proporção de 1:2:1 se dá em todos os casos a seguir: CH₂O (conservante em solução de formalina), C₂H₄O₂ (ácido acético do vinagre), C ₃H₆O₃ (ácido láctico), entre outros.

Assim, outro dado importante que precisamos saber é a massa molar desse composto, que normalmente é determinada por um espectrômetro de massas.

Aparelho espectrômetro de massas utilizado para medir a massa molar das substâncias.
 

No caso da glicose, sua massa molar é de 180 g/mol. Depois, podemos calcular quantas vezes a massa da fórmula empírica “cabe” na massa molecular da substância:

180/30 = 6

Multiplicando as proporções em que cada elemento aparece na molécula por 6, temos a proporção de cada um na fórmula molecular:

C = 1. 6= 6
H = 2.6=12
O=1. 6= 6

Com a proporção definida (6:12:6), temos a fórmula molecular da glicose: C₆H₁₂O6

Fonte:http://www.brasilescola.com/quimica/formula-molecular.htm

CO2: Molécula Perigosa

 

Se alguém dissesse há 100 anos que um átomo de carbono ligado a dois átomos de oxigênio seria o responsável pela destruição do planeta seria difícil acreditar, mas a atual situação leva-nos a crer nisso. A estrutura citada refere-se ao CO₂: dióxido de carbono.

O gás carbônico ou dióxido de carbono, como o próprio nome diz, é um óxido. Óxidos são todos os compostos que apresentam oxigênio ligado à direita da fórmula.

O gás CO₂ se faz presente na atmosfera e é responsável pelo efeito estufa, a cada ano pesquisas revelam um aumento na emissão deste poluente. Os veículos movidos a combustíveis fósseis (petróleo) são os responsáveis pela emissão desse gás, e como a frota de carros não para de aumentar, temos um grande problema.

A emissão de CO₂ ocorre também durante as queimadas, com elas o homem destrói a única forma de eliminar o gás prejudicial da atmosfera, que é através da fotossíntese. Resumindo, as árvores poderiam ajudar a purificar nossa atmosfera, mas são eliminadas pelo desmatamento ou queimadas para dar espaço às plantações; e ainda colaboram para aumentar os índices de Dióxido de Carbono.

O efeito estufa é a resposta da natureza para a agressão do homem. No último século foi constatado um aumento de 0,5° C na temperatura média da Terra e é por isso que sentimos na pele o prejuízo. Estima-se que esta crise poderá afetar a água potável, a ideia de que pode faltar este bem essencial à nossa sobrevivência assusta e nos faz pensar: de que forma podemos ajudar nosso planeta?

Se todos se unirem em prol de uma solução, este problema que ameaça nos consumir poderá ser extinto. A ideia de se usar biocombustíveis e não realizar as tais queimadas é um bom começo para essa realidade. 

 Fonte: http://www.brasilescola.com/quimica/co2-molecula-perigosa.htm

Porque o Milho da Pipoca Estoura?

 

 

O milho é um alimento muito duro e dentro dele está retido pequenas bolhas de ar. Quando o milho esquenta, o ar retido tenta expandir-se, aumentando mais de 20 vezes o seu volume. As moléculas do ar movimentam-se com rapidez e pressionam cada vez mais fortemente as paredes resistentes das pequenas bolhas, até que elas se rompem e os grãos de milho explodem em pipocas leves e macias. 

Fonte: http://soq.com.br/curiosidades/c15.php