Roteiro de Aula Sequência didática – 09 O que será abordado: Polaridade e geometria molecular Questão prévia: Como é possível avaliar a polaridade de algum composto, utilizando uma régua eletrizada. Realização do experimento: Analisando a polaridade de alguns Compostos. Polaridade da Ligação Diferentes materiais têm diferentes tendências de ceder ou receber elétrons. Ao atritar vigorosamente dois materiais, estamos fornecendo energia para que haja transferência de elétrons de um material para outro. O material que recebeu fica com carga negativa e o que cedeu com carga positiva. As moléculas polares se orientam sob a ação de um campo elétrico externo, conforme o esquema abaixo: Figura 1- Representação de campo elétrico. Fonte: Google imagens Simulação interativa PhET Capacidade de a molécula se orientar é maior ou menor dependendo da diferença de eletronegatividade e do comprimento da ligação entre os átomos. Por isso, a medida da polaridade das ligações é feita pelo chamado momento dipolar, que é representado pela letra grega μ (mi). Uma ligação covalente pura, em que os átomos dividem igualmente um par de elétrons, ocorre somente quando dois átomos idênticos se ligam. Temos, assim, a ligação covalente apolar. Quando dois átomos diferentes se ligam, o par de elétrons será compartilhado de forma desigual. O resultado é uma ligação covalente polar. O par de elétrons fica mais próximo a um dos átomos. Assim, os átomos adquirem cargas parciais. O átomo que atrai mais fortemente o par de elétrons adquire uma carga parcial negativa e o outro átomo, adquire uma carga parcial positiva. Eletronegatividade É definida como uma medida da habilidade de um átomo, em uma molécula, em atrair elétrons para si. Esse parâmetro foi proposto por Linus Pauling na década de 1930 e, permitiu decidir se uma ligação é polar, qual átomo tem carga parcial negativa ou positiva e se uma ligação é mais polar que a outra. A eletronegatividade aumenta da esquerda para a direita ao longo de um período e diminui grupo abaixo. Figura 2- Escala de eletronegatividade de Linus Pauling. Fonte: Google imagens Figura 3- Fonte: Google imagens Ligações apolares e ligações polares Uma decorrência importante do estudo da eletronegatividade dos elementos é que, em função da diferença de eletronegatividade (Δ) entre os átomos envolvidos, podemos classificar as ligações covalentes como: Ligações apolares: são as que apresentam diferença de eletronegatividade igual a zero (ou muito próximo de zero). Exemplos: Figura 4- Fonte: Google imagens Ligações polares: são as que apresentam diferença de eletronegatividade diferente de zero. Exemplos: Figura 4- Fonte: Google imagens Agora é importante salientar o seguinte: quando essa diferença ultrapassa o valor 1,7, a atração exercida por um dos átomos sobre o par eletrônico é tão grande que a ligação covalente se“rompe”, tornando-se uma ligação iônica. Exemplos: Figura 5- Fonte: Google imagens Figura 6- Polaridade da ligação covalente. Fonte: BROWN, 2005. Geometria molecular As moléculas têm formas espaciais e tamanhos definidos pelos ângulos e pelas distâncias entre os núcleos de seus átomos constituintes. A forma e o tamanho de uma molécula, com a força e a polaridade de suas ligações, determinam enormemente as propriedades daquela substância. Teoria da repulsão dos pares de Elétrons no nível de valência (VSEPR) Ao redor do átomo central, os pares eletrônicos ligantes e os não-ligantes se repelem, tendendo a ficar tão afastados quanto possível. Um par ligante de elétrons define uma região no espaço, na qual é mais provável que os elétrons sejam encontrados. Essas regiões são chamadas de domínios de elétrons. Igualmente, um par não-ligante (ou par solitário) de elétrons define um domínio de elétrons localizado em certo átomo. Cada ligação múltipla em uma molécula também constitui um domínio único de elétron. Em geral, um domínio de elétron consiste em um par não-ligante, uma ligação simples ou uma ligação múltipla. Uma vez que os domínios de elétrons são carregados negativamente, eles se repelem e os domínios de elétrons tentam ficar fora do caminho do outro. A melhor disposição de determinado número de domínios de elétrons é a que minimiza as repulsões entre eles. Elétrons Ligantes: são aqueles que fazem parte de uma ligação covalente. Elétrons não-ligantes: são aqueles que não fazem parte de uma ligação covalente. Os elétrons que contribuem para a geometria das moléculas são os que fazem parte da camada de valência do “átomo central” da molécula. Essa teoria explica as estruturas espaciais vistas na tabela abaixo. Assim, temos as seguintes estruturas: Figura 7- Estruturas espaciais mais comuns. Fonte: Google imagens Simulação Interativa PhET Estamos diante de qual obstáculo? Repulsão dos pares eletrônicos utilizando bexigas Procedimento De acordo com o número de nuvens eletrônicas envolvidas em cada caso, você deve unir as bexigas e, em seguida, jogá-las para cima, observando a forma que elas assumem quando chegam ao chão. Considere o local de união como sendo o átomo central (A). Figura 8- Representação dos orbitais utilizando balões. Fonte: Google imagens REFERÊNCIAS BROWN, T. L.; LEMAY JR, H. E.; BURSTEN, B. E. Química: a ciência central. 9 ed. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2005. SHRIVER, D. F.; ATKINS, P. W.; LANGFIRD, C. H. Química Inorgânica. 4 ed. Porto Alegre: Bookman, 2008.