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quinta-feira, 14 de agosto de 2014

A DINÂMICA DA QUÍMICA (ENEM)

Força Intermolecular de Dipolo Induzido
As patas da lagartixa possuem milhares de filamentos que realizam uma força de atração com as moléculas da superfície.
Na natureza existem muitas moléculas apolares, ou seja, em que não há diferença de eletronegatividade entre os átomos e que não ocorre deslocamento da carga da molécula, mas que ainda assim se apresentam no estado líquido e sólido.
Como explicar a atração entre essas moléculas no estado sólido ou líquido? Se não houvesse interação entre elas, tais substâncias só existiriam no estado gasoso, mas nós sabemos que isso não é verdade. Por exemplo, o iodo (I2) e o gás carbônico (CO2) podem se apresentar no estado sólido, sendo que este último é conhecido nesse estado como gelo-seco.
As respostas para estas e outras perguntas que envolviam interações entre as moléculas começaram a ser desvendadas em 1873 por Johannes Diederik van der Waals (1837-1923). Esse cientista holandês (figura abaixo) determinou as forças que se estabelecem entre as moléculas e, em sua homenagem, elas passaram a ser chamadas de Forças de van der Waals.
 Johannes Diederik van der Waals (1837-1923)
Johannes Diederik van der Waals (1837-1923)
As três principais forças intermoleculares são: ligação de hidrogêniodipolo permanente e dipolo induzido. Esta última é a mais fraca das três e é a única que ocorre entre moléculas apolares.
Ela é chamada também pelos seguintes nomes: interação dipolo induzido-dipolo induzido, dipolo instantâneo- dipolo induzido, forças de dispersão de London (em homenagem ao físico alemão Fritz Wolfgang London (1900-1954) que relacionou essa força intermolecular ao movimento dos elétrons) ou, simplesmente, forças de London.
Essa interação ocorre da seguinte maneira: quando duas moléculas apolares ou dois átomos de um gás nobre se aproximam, os elétrons das eletrosferas dos átomos se repelem provocando um movimento dos elétrons, que se acumulam em uma única região. Desse modo, cria-se um dipolo na molécula ou átomo, pois uma região fica com acúmulo de elétrons e carga negativa, e outra região fica com deficiência de elétrons e carga positiva. Veja como isso ocorre no exemplo abaixo:
Dois átomos que estavam inicialmente com uma distribuição uniforme dos elétrons se aproximam e ocorre a formação de um dipolo induzido
Visto que essa força é pouco intensa, o iodo e o gelo-seco possuem a capacidade de sublimação, ou seja, passar diretamente do estado sólido para o gasoso.
O iodo e o gelo-seco sublimam porque suas forças de atração intermoleculares são fracas
Na natureza existem muitas demonstrações desse tipo de força em ação. Um dos mais espetaculares exemplos é a impressionante habilidade que a lagartixa (também conhecida como geco) tem de andar sobre superfícies bem lisas, como o vidro, e até mesmo pelo teto sem cair.
Isso ocorre porque cada dedo da lagartixa contém saliências com milhares de cerdas bem finas, como um fio de cabelo, e cada uma dessas cerdas contém milhares de filamentos microscópicos. As moléculas das cerdas aderem às da superfície por causa de forças de atração de dipolo induzido.
Mas, visto que essas forças são bem fracas, a força da gravidade não deveria se sobrepor a elas?
Acontece que essa força multiplicada pelos milhares de cerdas das patas da lagartixa produz uma atração suficiente para aguentar o peso desse animalzinho. As nossas mãos não possuem esses filamentos microscópicos, por isso, não conseguimos subir uma parede.  
Isso nos mostra que quanto maior a área de contato entre as moléculas, mais intensa será a força de dipolo induzido. É por isso que nas moléculas de iodo (I2) que possuem uma nuvem eletrônica ampla e extensa, a polarização é mais fácil do que no caso do gás hidrogênio ou do átomo do gás nobre hélio.
Além disso, as interações de dipolo – dipolo induzido podem ocorrer também entre moléculas de substâncias diferentes, sendo uma apolar e outra polar. Por exemplo, o gás oxigênio é apolar e a molécula de água é polar. Quando o oxigênio entra em contato com a água, a parte negativa da molécula de água afasta os elétrons da nuvem eletrônica do oxigênio, criando um dipolo induzido na molécula de oxigênio. É por isso que essas moléculas se interagem, atraindo-se mutualmente, e isso torna possível dissolver gás oxigênio na água, como ocorre no aquário abaixo:
Gás oxigênio em água de aquário permite que peixe respire
A Força dipolo induzido ou dipolo temporário ouainda Forças de Dispersão London é uma força de atração que aparecenas substâncias formadas por moléculas apolares, no estado sólido ou líquido. A nuvem eletrônica nas moléculas apolares é uniforme, não aparecendo cargas.

Essa nuvem pode sofrer deformação por ação externa, como aumento de pressão e diminuição de temperatura, provocando, então, uma distribuição desigual de cargas, o que faz com que surja um dipolo.

O dipolo instantâneo induz a polarização da molécula vizinha, resultando uma atração fraca entre elas.
Pontes de Hidrogênio
 As ligações de hidrogênio são interações que ocorrem entre o átomo de hidrogênio e dois ou mais átomos, de forma que o hidrogênio sirva de "elo" entre os átomos com os quais interagem. São as interações intermoleculares mais intensas, medidas tanto sob o ponto de vista energético quando sob o ponto de vista de distâncias interatômicas.
São forças de atração de natureza elétrica que também ocorrem entre as moléculas polares (tipo dipolo permanente), sendo, porém, de maior intensidade. Ocorrem quando um átomo de H ligado a um átomo muito eletronegativo (F,O e N) de uma molécula é atrído por um par de elétrons não compartilhados no átomo de F, O ou N de outra molécula.

São forças de atração de natureza elétrica que ocorrem entre as moléculas polares. As moléculas, por apresentarem dipolo permanente, ou seja, um pólo de carga positiva e outro de carga negativa, atraem- se mutuamente, de modo que o pólo positivo de uma molécula atrai o pólo negativo de outra molécula e assim sucessivamente. As forças dipolo- dipolo são bem mais intensas do que as forças de dipolo induzido.

Em condições ambientes, os compostos iônicos são sólidos, devido às forças elétricas da atração entre seus cátions e ânions. Do mesmo modo, os metais são quase todos sólidos, devido à forte união que a ligação metálica exerce sobre seus átomos. Já as substâncias covalentes podem ser sólidas, líquidas ou gasosas.

Isso prova que entre suas moléculas podem existir forças de atração maiores ou menores. São exatamente essas forças ou ligações entre as moléculas (intermoleculares). As forças intermoleculares são forças responsáveis pela união de moléculas. Essas forças são dividas em:

  • Força dioplo induzido

  • Dipolo induzido

  • Força dipolo permanente

  • Ponte de hidrogênio
A polaridade de uma molécula refere-se às concentrações de cargas da nuvem eletrônica em volta da molécula. É possível uma divisão em duas classes distintas: moléculas polares e apolares.

Moléculas polares: possuem maior concentração de carga negativa numa parte da nuvem e maior concentração positiva em outro extremo. Nas moléculas apolares, a carga eletrônica está uniformemente distribuída, ou seja, não há concentração.

A concentração de cargas (em moléculas polares) ocorre quando os elementos ligantes possuem uma diferença de eletronegatividade. Esta diferença significa que um dos átomos (o de maior eletronegatividade) atrai os elétrons da nuvem com maior força, o que faz concentrar neste a maior parte das cargas negativas.

A eletronegatividade varia da esquerda para direita e de baixo para cima na tabela períodica. A melhor forma para identificar se a molécula é polar ou apolar é através do calculo do u (mi), se ele for igual a zero a molécula é apolar e se for diferente de zero será polar.

O que determina o tipo de ligação entre dois átomos é a diferença de electronegatividade entre eles. A polaridade de uma ligação depende da diferença deelectronegatividade entre átomos ligantes. Logo uma ligação covalente entre átomos iguais é Apolar e entre átomos diferentes é Polar.


A capacidade que as ligações possuem de atrair cargas elétricas se define como Polaridade, esta assume caráter diferente dependendo da ligação onde se faz presente.


As ligações mais frequentes envolvendo compostos orgânicos acontecem entre átomos de carbono ou entre átomos de carbono e hidrogênio: C ─ C e C ─ H (hidrocarbonetos). Classificamos este tipo de ligação como covalente, ela está presente em todas as ligações dos compostos orgânicos formados somente por carbono e hidrogênio.


Quando na molécula de um composto orgânico houver outro elemento químico além de carbono e hidrogênio, suas moléculas passarão a apresentar certa polaridade. Chamamos este elemento de heteroátomo e pode ser: nitrogênio (N), oxigênio (O), entre outros.

 
Metano (CH4) Etano (C2H6)


Repare que em ambas as estruturas não há presença de heteroátomos, neste caso as moléculas se classificam como apolares.
A presença do Oxigênio como heteroátomo faz as moléculas apresentarem polaridade. A primeira molécula se trata do composto Etanol (CH3CH2OH), a presença da hidroxila – OH dá a este composto o caráter polar, mesmo que em sua estrutura contenha uma parte apolar.

* RESUMINDO:
  • Temos uma Ligação Polar se no composto molecular, entre os elementos ligados, houver diferença de electronegatividade, ou seja, as substâncias moleculares compostas.

  • Temos uma Ligação Apolar se não houver diferença de eletronegatividade entre átomos ligados, ou seja,substâncias moleculares simples.
  • http://aquimicadaresenha.blogspot.com.br/2008_11_01_archive.htmlhhttp://www.mundoeducacao.com/quimica/forca-intermolecular-dipolo-induzido.htmttp://www.brasilescola.com/quimica/moleculas-organicas-polares-apolares.htm

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