1- A ligação de hidrogênio
A ligação de hidrogênio,
também conhecida como pontes de hidrogênio, é um enlace químico em que o
átomo de hidrogênio é atraído simultaneamente por átomos muito
eletronegativos, atuando como uma ponte entre eles. As ligações de
hidrogênio podem existir no estado
sólido e líquido e em soluções. É condição essencial para a existência
da ligação de hidrogênio a presença simultânea de um átomo de hidrogênio
ácido e de um receptor básico. Hidrogênio ácido é aquele ligado a um
átomo mais eletronegativo do que ele, de maneira que o seu elétrons
sofra um afastamento parcial. Receptor básico é uma espécie química que
possua um átomo ou grupo de átomos com alta densidade eletrônica, sendo
que o ideal é a presença de pelo menos um par de elétrons livres.
A ligação de hidrogênio pode ser de dois tipos:
- Intramolecular - Nesse caso a configuração espacial da molécula é favorável à formação da ligação entre um grupo doador e um receptor de prótons dentro da própria molécula.
- Intermolecular - Envolve o grupo doador de prótons de uma molécula e o grupo receptor de prótons de outra molécula.
- Intramolecular - Nesse caso a configuração espacial da molécula é favorável à formação da ligação entre um grupo doador e um receptor de prótons dentro da própria molécula.
- Intermolecular - Envolve o grupo doador de prótons de uma molécula e o grupo receptor de prótons de outra molécula.
2- Ligações na água e no gelo
A
molécula de água apresenta dois pares de elétrons ligantes e dois pares
não ligantes. O ângulo de ligação esperado seria de 109o28' (geometria
angular). No entanto, verifica-se experimentalmente que esse ângulo é
de 104o5'. Isso se deve ao fato de que a repulsão existente entre pares
eletrônicos não ligantes é mais intensa do que entre pares ligantes, o
que causa um fechamento do ângulo de ligação.
No
estado sólido as moléculas de água se agrupam de maneira a formar
tetraedros (unidas por ligações de hidrogênio) e dispõem-se linearmente,
em camadas. Por se rearranjarem em tetraedros, as moléculas de água no
gelo ocupam um volume maior, o que causa uma diminuição da sua
densidade, já que d = m/V. Isso explica o fato de uma pedra de gelo
flutuar na água.
3- Ligações policêntricas
O
hidrogênio pode formar ligações especiais com elementos que possuem
baixa densidade eletrônica, como o boro, com o qual pode formar o
composto BH3. Este, porém, é instável à temperatura ambiente, e é substituído pelo composto de fórmula B2H6 (borano), com uma estrutura esquematizada abaixo:
Como cada ligação envolve três núcleos atômicos, esse tipo de ligação é
dito tricentrada. Cada linha vermelha tracejada é uma ligação que
envolve apenas um elétron. Assim, os pares eletrônicos do hidrogênio
fazem parte também dos átomos de boro.
4- Estados de oxidação
O
hidrogênio poder ter dois estados de oxidação: +1 e -1. O primeiro
ocorre quando ele se liga a elementos mais eletronegativos. O hidrogênio
com carga positiva corresponde a um próton, e como se trata de um
cátion de volume extremamente pequeno, sua carga elétrica é mais
intensa, conseqüentemente, gera um maior campo elétrico, o que lhe
confere alto poder polarizante. O estado de oxidação negativo ocorre
quando o hidrogênio se liga a elementos menos eletronegativos
(geralmente metais). Os compostos mais importantes em que o hidrogênio adquire carga -1 são chamados hidretos.
Os hidretos podem ser:
Covalentes ou moleculares - São formados quando o hidrogênio se liga a elementos com eletronegatividade próxima à sua. Estes hidretos geralmente são líquidos ou gases. Ex: SiH4 (silano), PH3 (fosfina), AsH3 (arsina).
Covalentes ou moleculares - São formados quando o hidrogênio se liga a elementos com eletronegatividade próxima à sua. Estes hidretos geralmente são líquidos ou gases. Ex: SiH4 (silano), PH3 (fosfina), AsH3 (arsina).
Iônicos ou salinos
- São formados quando o hidrogênio se liga a metais alcalinos ou
alcalino-terrosos (com exceção do berílio e do magnésio). Os hidretos do
grupo IA são mais reativos do que os do grupo IIA, e esta reatividade
cresce se formos descendo em um mesmo grupo. Estes hidretos possuem
elevado ponto de fusão.
Metálicos ou intersticiais
- São formados quando o hidrogênio se liga a elementos do grupo d ou f.
Apresentam brilho metálico, conduzem corrente elétrica, possuem
propriedades magnéticas e são menos densos que os metais que lhes deram
origem. A densidade mais baixa se deve ao fato de ocorrer uma expansão
da nuvem eletrônica na ligação entre o metal e o hidrogênio (lembre-se
que d=m/V e quanto maior o volume menor a densidade).
5- Momento magnético protônico
De
acordo com a mecânica quântica proposto por Heisenberg, quando dois
átomos de hidrogênio se unem para formar uma molécula de H2,
pode ocorrer que o movimento de rotação dos núcleos tenham o mesmo
sentido ou sentidos opostos. Se tiverem o mesmo sentido, serão chamados
de orto-hidrogênios e se tiverem sentidos opostos serão chamados de
para-hidrogênios. Isto vale para qualquer molécula diatômica homonuclear
(átomos iguais).
6- Algumas aplicações do hidrogênio
- Em maçaricos: o oxídrico (com temperatura em torno de 2700ºC) e o atômico (com temperatura em torno de 5000ºC - esse tipo de maçarico regenera o hidrogênio molecular)
- Redutor na metalurgia - evita a oxidação do metal
- Síntese da amônia
- Combustível
- Bomba de hidrogênio
- Hidrogenação de óleos vegetais
- Gasolina sintética
Nenhum comentário:
Postar um comentário