Slide - Interações Intermoleculares Propriedades e Aplicações 2020

Disciplina: Química Geral 2020 Universidade Federal de Minas Gerais Instituto de Ciências Exatas Departamento de Química Interações intermoleculares Propriedades e aplicações 2 Interações intermoleculares 1) Interação íon-dipolo 2) Interação dipolo - dipolo 3) Interação de dipolo - dipolo induzido 4) Interação de dipolo instantâneo - dipolo induzido (Força de dispersão de London) 5) Ligações de hidrogênio ▪ Propriedades e aplicações relacionadas as interações intermoleculares Forças de Van der Waals Propriedades relacionadas as interações intermoleculares ▪ Formação de soluções; 3 ▪ Propriedades do líquidos: viscosidade, capilaridade, tensão superficial; ▪ Classificação de sólidos conforme o tipo de ligação/interação; Formação de soluções Alguns fatores devem ser avaliados na formação de uma solução: ➢ Interações soluto-soluto; ➢ Interações solvente-solvente; ➢ Interações soluto-solvente; 4 Mistura espontânea de dois gases formando uma mistura homogênea (solução) (Brown, 2016) Sais hidratados (Kotz, 2016) ✓ Entalpia: variação de energia do processo, que será endotérmico (H > 0) ou exotérmico (H < 0). Entalpia de dissolução: Hdissol ✓ Entropia: S (grau de desordem) Formação de soluções ▪ Interações intermoleculares 5 (Brown, 2016) Mistura homogênea (solução) (Brown, 2016) Formação de soluções ➢ Interações soluto-soluto; ➢ Interações solvente-solvente; ➢ Interações soluto-solvente; Processo de dissolução em três etapas. (Chang, 2007) 6 Hdissol = H1 + H2 + H3 ✓ Entalpia de dissolução: Hdissol ✓ Entropia: S (grau de desordem) Processo endotérmico (H > 0) ou exotérmico (H < 0). Dissolução de um sólido (Atkins, 2018) Dissolução de um sal ▪ As ligações de hidrogênio da água têm que ser quebradas; ▪ O NaCl se dissocia em Na+ e Cl- ; ▪ Formam-se interações: Na+ ... -OH2 e Cl- ... +H2O; ▪ Os íons ficam solvatados pela água. 7 (Brown, 2016) Sais hidratados (Kotz, 2016) Dissolução de um sal (Brown, 2016) 8 Formação de soluções ▪ MgSO4 em água Hdissol = -91,2 kJ mol-1 (Exotérmica H < 0) ▪ NaOH em água Hdissol = -44,48 kJ mol-1 (Exotérmica H < 0) ▪ NH4NO3 em água Hdissol = +26,4 kJ mol-1 (Endotérmica H > 0) 9 Dissolução de um sólido (Atkins, 2018) ▪ Solubilidade do NaCl em água a 0 °C é de 35,7 g por 100 mL de água. A regra ”igual dissolve igual” 10 (Kotz, 2016) Hidrocarboneto ▪ Água e Etanol → mistura homogênea; Água e Gasolina → não se misturam; (polar) (polar) (polar) (não polar) (Brown, 2016) Propriedades dos líquidos ▪ Viscosidade: propriedade que caracteriza a resistência de um líquido ao escoamento. 11 Glicerol (alta viscosidade) (Chang, 2007) (Brown, 2016) Propriedades dos líquidos 12 ▪ Capilaridade: a tendência que os líquidos apresentam de subir em tubos finos (capilares) devido a interações intermoleculares entre o tubo e o líquido; Formatos de meniscos de água e mercúrio em tubos de vidro. (Brown, 2016) Propriedades dos líquidos ▪ Tensão superficial: Efeito físico que faz com a que a camada superficial de um líquido venha se comportar como uma membrana elástica. 13 Superfície hidrofóbica (Atkins, 2018) (Atkins, 2018) (Chang, 2007) 14 Temperatura (°C) Densidade (g/mL) ▪ Densidade da água: Comportamento anômalo da água (Kotz, 2016) (Brown, 2016) A ligação de hidrogênio no gelo (Brown, 2016) Expansão da água durante o congelamento. (Brown, 2016) Ligações de hidrogênio e a densidade da água Bioquímica 15 ▪ Ligações de hidrogênio no DNA (Kotz, 2016) Ligações de hidrogênio entre adenina e timina. adenina timina (Kotz, 2016) As forças intermoleculares e os estados da matéria 16 (Brown, 2016) A classificação dos sólidos 17 Cristalinos Amorfos (Brown, 2016) (Brown, 2016) A classificação dos sólidos 18 ▪ Classificação de sólidos conforme o tipo de ligação/interação (Brown, 2016) Sólidos moleculares 19 (Brown, 2016) ▪ Átomos ou moléculas unidos por forças intermoleculares ➢ Forças dipolo-dipolo ➢ Forças de dispersão de London ➢ Ligações de hidrogênio Os sólidos moleculares geralmente são macios e fundem em temperaturas baixas (<200 °C) Dióxido de enxofre (SO2) (Chang, 2007) (Brown, 2016) Iodo (I2) Sólidos covalentes 20 ▪ Átomos unidos em grandes redes ou cadeias por ligações covalentes (Brown, 2016) Grafita (Atkins, 2018) Diamante (Chang, 2007) Os sólidos covalentes normalmente são duros e rígidos por conta das ligações covalentes que os unem. Esses materiais têm pontos de fusão e de ebulição elevados. Sólidos iônicos 21 ▪ Íons mantidos juntos por ligações iônicas (Brown, 2016) NaCl (Kotz, 2016) Os sólidos iônicos apresentam pontos de fusão elevados. A estrutura dos sólidos iônicos depende da razão entre os raios do cátion e do ânion. Sólidos metálicos 22 ▪ Átomos metálicos (Brown, 2016) Condutividade, maleabilidade e brilho – deslocalização dos elétrons pela rede cristalina do metal devido à baixa energia de ionização dos mesmos. (Brown, 2016) Difração de raios X por um cristal 23 ▪ Cristalografia de Raios X (Brown, 2016) 24 Relembrando ▪ Formação de soluções; ▪ Propriedades do líquidos; ▪ Classificação de sólidos conforme o tipo de ligação/interação; Referências ▪ ATKINS, P.; JONES, L.; LAVERMAN, L. Princípios de química: questionando a vida moderna e o meio ambiente. 7. ed. Porto Alegre: Bookman, 2018. 1094 p. ▪ BROWN , T. L. ET AL. Química. A Ciência Central. 13. ed. São Paulo: Pearson, 2016. 1216 p. ▪ CHANG, R. Química Geral. Conceitos Essenciais. 4° Ed. Porto Alegre: McGrawHill, 2007. 778 p. ▪ KOTZ, J.C.; ET AL. Química Geral e Reações Químicas. 9° ed. São Paulo: Cengage, 2016 p. 25