segunda-feira, 8 de junho de 2020

QUÍMICA - 2EM - ATV01

QUÍMICA - 2EM - ATV01


Transformações químicas como resultantes de quebra e formação de ligações.

Competências e habilidades:
Reconhecer que há energia envolvida na quebra e formação de ligações químicas.




LIGAÇÕES QUÍMICAS




Transformações químicas como resultantes de quebra e formação de ligações
Sabemos que nas transformações químicas se formam novos materiais e que podemos explicar essa formação por meio do rearranjo dos átomos que constituem as substâncias reagentes. Você pode se perguntar, admitindo a ideia de formação de ligação entre os átomos, como esses rearranjos ocorrem. Assim, vamos estudar a quebra e a formação de ligações químicas.
Energia de ligação é a energia necessária para romper 1 mol de dada ligação em uma molécula ou que é a energia liberada na formação de 1 mol de ligação na referida molécula.
Os átomos, na natureza, raramente ficam isolados, pois tendem a se unir uns aos outros, formando tudo o que conhecemos na Terra — das rochas aos seres vivos. Vamos explicar de que maneira os átomos se unem para formar as substâncias químicas. Já vimos que cada substância tem sua fórmula — a da água é H2O; a do sal comum, NaCl; a do gás carbônico é CO2, e assim por diante. Mas como foi que os cientistas chegaram a essas fórmulas? A História mostra que o caminho foi longo. No início do século XIX, Dalton imaginava que os átomos se uniam sempre um a um (a fórmula da água seria HO). Somente na metade do século XIX, a partir das ideias de Avogadro e Canizzaro, é que se consolidou a noção de molécula que conhecemos atualmente. E só no início do século XX foi explicada a participação dos elétrons nas ligações químicas.
LIGAÇÃO IÔNICA, ELETROVALENTE OU HETEROPOLAR
Tendo cargas elétricas opostas, os cátions e os ânions se atraem e se mantêm unidos pela chamada ligação iônica, originando-se assim a substância cloreto de sódio (Na+Cl-), que é o sal comum usado em cozinha. Na prática, porém, uma reação não envolve apenas dois átomos, mas um número enorme de átomos, de modo que no final teremos um aglomerado envolvendo um número enorme de íons, como mostramos na ilustração abaixo (com uso de cores-fantasia e sem escala).
A ligação iônica ocorre, em geral, entre átomos de metais com átomos de não-metais, pois:
• os átomos dos metais possuem 1, 2 ou 3 elétrons na última camada e têm forte tendência a perdê-los (veja os casos do Na, do Mg e do Al, nos exemplos anteriores);
• os átomos dos não-metais possuem 5, 6 ou 7 elétrons na última camada e têm acentuada tendência a receber mais 3, 2 ou 1 elétron e, assim, completar seus octetos eletrônicos.
 
Ligação iônica é a força que mantém os íons unidos, depois que um átomo cede definitivamente um, dois ou mais elétrons para outro átomo. Eletrovalência é a carga elétrica do íon.

LIGAÇÃO COVALENTE, MOLECULAR OU HOMOPOLAR
Consideremos, como primeiro exemplo, a união entre dois átomos do elemento hidrogênio (H) para formar a molécula da substância simples hidrogênio (H2):



Nesta última representação, o traço (—) está indicando o par de elétrons que os dois átomos de hidrogênio passam a compartilhar. Assim, por comodidade, costuma-se representar uma ligação covalente normal por um traço.
A molécula H2 é estável (isto é, os átomos não se separam) porque há um equilíbrio entre as forças de atração elétrica (entre núcleos e elétrons) e as forças de repulsão elétrica (entre os dois núcleos e entre os dois elétrons), como ilustramos na figura a seguir.
Na ligação covalente, entre átomos iguais, podemos falar também em raio covalente (r), como a metade do comprimento da ligação (d ), isto é, metade da distância que separa os dois núcleos.
Ligação covalente ou covalência é a união entre átomos estabelecida por pares de elétrons.
Nesse tipo de ligação, a valência recebe o nome particular de covalência e corresponde ao número de pares de elétrons compartilhados.
As fórmulas em que os elétrons aparecem indicados pelos sinais • e x são chamadas fórmulas eletrônicas ou fórmulas de Lewis.
Quando os pares eletrônicos covalentes são representados por traços (), chamamos essas representações de fórmulas estruturais planas; no último exemplo considerado:
Todos os exemplos dados até agora foram de substâncias simples. No entanto, as ligações covalentes aparecem ainda com maior frequência entre as substâncias compostas, como passamos a ilustrar.
• Formação da molécula do cloridreto ou gás clorídrico (HCl) (página ao lado; uso de cores-fantasia):
LIGAÇÃO METÁLICA
Os metais e as ligas metálicas são cada vez mais importantes em nosso dia-a-dia.
Estrutura dos metais - No estado sólido, os átomos dos metais (e de alguns semimetais) se agrupam de forma geometricamente ordenada, dando origem às células, ou grades, ou reticulados cristalinos.
Uma das principais características dos metais é a condução fácil da eletricidade. A consideração de que a corrente elétrica é um fluxo de elétrons levou à criação da chamada teoria da nuvem eletrônica (ou teoria do mar de elétrons).
Propriedades dos metais
Em virtude de sua estrutura e do tipo de ligação, os metais apresentam uma série de propriedades
características que, em geral, têm muitas aplicações práticas em nosso dia-a-dia. Listamos abaixo aquelas que podemos citar como principais propriedades dos metais.
Brilho metálico: os metais, quando polidos, refletem a luz como se fossem espelhos, o que permite o seu uso em decoração de edifícios, lojas etc.
Condutividades térmica e elétrica elevadas: os metais, em geral, são bons condutores de calor e eletricidade. Isso é devido aos elétrons livres que existem na ligação metálica, como foi explicado no item anterior, e que permitem um trânsito rápido de calor e eletricidade através do metal.
A condução do calor é importante, por exemplo, no aquecimento de panelas domésticas e caldeiras industriais; a condução da eletricidade é fundamental nos fios elétricos usados nas residências, escritórios e indústrias.
Densidade elevada: os metais são, em geral, densos. Isso resulta das estruturas compactas, explicadas na página anterior, e está também de acordo com a variação das densidades absolutas,
vista na página 127, no estudo das propriedades periódicas dos elementos químicos.
Pontos de fusão e de ebulição elevados: os metais, em geral, fundem e fervem em temperaturas elevadas, como vimos na página 127, no estudo das propriedades periódicas. Isso acontece porque a ligação metálica é muito forte, e “segura” os átomos unidos com muita intensidade.
Note que isso é muito importante na construção de caldeiras, tachos, reatores industriais etc., em que ocorrem aquecimentos intensos.
Resistência à tração: os metais resistem bastante às forças que, quando aplicadas, tendem a alongar uma barra ou fio metálico. Essa propriedade é também uma consequência da “força” com que a ligação metálica mantém os átomos unidos. Uma aplicação importante da resistência à tração é a aplicação dos metais em cabos de elevadores ou de veículos suspensos (como os bondinhos do Pão de Açúcar, no Rio de Janeiro); outra aplicação é a colocação de vergalhões de aço dentro de uma estrutura de concreto para torná-la mais resistente é o chamado concreto armado, de largo uso na construção de pontes, edifícios etc.
Maleabilidade: é a propriedade que os metais apresentam de se deixarem reduzir a chapas e lâminas bastante finas, o que se consegue martelando o metal aquecido ou, então, passando o metal aquecido entre cilindros laminadores, que o vão achatando progressivamente, originando, assim, a chapa metálica (essa mesma técnica é usada nos cilindros que “abrem” massa de macarrão, pastel etc.). Isso é possível porque os átomos dos metais podem “escorregar” uns sobre os outros. Essa é uma das propriedades mais importantes dos metais, se considerarmos que as chapas metálicas são muito usadas na produção de veículos, trens, navios, aviões, geladeiras etc. O ouro é o metal mais maleável que se conhece; dele são obtidas lâminas com espessura da ordem de 0,0001 mm, usadas na decoração de imagens, estatuetas, bandejas etc.
Ductilidade: é a propriedade que os metais apresentam de se deixarem transformar em fios, o que se consegue “puxando” o metal aquecido através de furos cada vez menores. A explicação para isso é semelhante à da maleabilidade. Os fios produzidos, de maior ou menor diâmetro, são muito usados nas construções, em concreto armado ou como fios elétricos e arames de vários tipos. O ouro é também o metal mais dúctil que se conhece; com 1 grama de ouro é possível obter um fio finíssimo com cerca de 2 km de comprimento.

FELTRE, Ricardo. Química – Química Geral. Ed. Moderna. 6ª edição. São Paulo. 2004

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