Roteiro de aula V (283432)

Roteiro de Aula
Sequência didática – 11
Como relacionar as interações químicas de compostos iônicos, moleculares analisando o
ponto de fusão?
O que será abordado: As evidências sobre a natureza das ligações químicas conhecendo a
temperatura de fusão dos materiais.
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Realização do experimento de ponto de fusão.
 Apresentação do tema
Analisando o comportamento das substâncias sob aquecimento, verificamos que
algumas mudam de estado físico em temperaturas elevadas, como cobre, o cloreto de sódio e
o diamante. Já o açúcar (sacarose) e a naftalina fundem-se em temperaturas relativamente
baixas. Porque isso acontece?
 Propriedades térmicas de materiais

Apresentação do vídeo “o oxigênio que fazer amigos” onde serão enfatizados os
obstáculos epistemológicos presentes no mesmo.
Figura 1- Trecho vídeo “o oxigênio quer fazer amigos”.
Fonte: You Tube
Quando falamos de propriedade térmica de um material, devemos entender que é a
resposta ou reação do material à aplicação de calor. Do ponto de vista microscópio, os dois tipos
principais de energia térmica na maioria dos sólidos são a energia vibracional dos átomos da
rede ao redor de suas posições de equilíbrio e a energia cinética dos elétrons livres dos átomos.
Na medida em que o sólido absorve calor, sua temperatura se eleva e a energia interna aumenta.
Um modelo de ligação química é utilizado para explicar essas e outras propriedades das
substâncias. No caso do cobre, cloreto de sódio e do diamante, quando a substância muda de
estado físico, rompem-se as interações entre as partículas que constitui a substância. Como a
temperatura para realizar essas modificações é elevada, podemos imaginar que essas interações
sejam muito fortes.
Figura 2- Propriedades de alguns compostos sólidos
Sólido
Comportamento
Solubilidade
Condutividade
Sob
em água
elétrica
Aquecimento
Cobre
Funde-se a 1.083 °C
Insolúvel
Bom condutor
Cloreto de sódio
Funde-se a 801 °C
Solúvel
Mau condutor
Sacarose
Funde-se a 185 a 186 °C
Solúvel
Mau condutor
Naftalina
Funde-se a 80 °C
Insolúvel
Mau condutor
Diamante
Convivem diamante
Insolúvel
Mau condutor
grafite sólidos e carbono
líquido 900 °C à pressão
de 12,5 Gpa
Fonte: Google imagens
No caso do diamante, temos a ligação covalente, que é a mesma, presente nas moléculas
de hidrogênio, oxigênio, naftalina, sacarose, álcool, água e etc. Ao observar essas substâncias,
verificamos que elas mudam de estado físico em temperaturas relativamente baixas em
comparação com o diamante. Como explicar isso?
Figura 3- Diamante
Fonte: Google imagens
Verifica-se que em todas as substâncias (hidrogênio gasoso, oxigênio gasoso, naftalina,
sacarose, álcool, água), a ligação covalente é a responsável pela formação da molécula. Quanto
mais fortes forem as forças de atração entre as moléculas, maiores serão os PF e os PE, pois será
necessário, uma maior quantidade de energia para separar as moléculas. Moléculas mais
polarizadas terão forças de atração, entre suas moléculas, mais intensas que as moléculas de
baixa polaridade ou entre moléculas apolares. Como consequência, podemos concluir que
moléculas ligadas por pontes de hidrogênio, terão PF e PE mais elevados que as moléculas com
ligação do tipo dipolo - dipolo permanente, sendo menores os PF e PE das substâncias apolares,
com ligação do tipo forças de london ou dipolo instantâneo.
No caso do diamante não existe a formação de moléculas individuais. A agregação das
partículas para formar o material é formada pela ligação covalente entre os átomos de carbono
muito forte o que explica a elevada temperatura para romper as ligações e fundir o diamante.
Em termos de energia de ligação, a mais alta energia de ligação é a covalente do carbono para
formar o diamante, os átomos do carbono ligam-se para formar uma molécula gigante.
Figura 4- Estrutura molecular do diamante hibridização sp3 (tetraédrica).
Fonte: Google imagens

Animação em 3D do diamante
Na ligação iônica, depende do potencial eletrostático, que é esfericamente simétrico.
Logo não há direção preferencial para este tipo de ligação. O mesmo ocorre para a ligação
metálica. Isto influi bastante na estrutura dos materiais formados a partir de tais ligações. Os
sólidos iônicos apresentam estruturas que dependem dos tamanhos relativos de cada íon e da
carga deles. O ajuntamento mais estável é aquele que apresenta a maior energia de ligação.
Entretanto, as energias das ligações iônicas são também muito elevadas. Isto explica as altas
temperaturas de fusão de muitos compostos iônicos.
Figura 5- Sólido iônico (cloreto de sódio).
Fonte- Google Imagens
Figura 6- Ilustração da ligação iônica em um site Português.
Fonte: Google imagens
 Propriedades físicas das substâncias iônicas
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Altos pontos de fusão e ebulição.
Condutividade elétrica quando fundidos ou dissolvidos em água.
Solubilidade em água (a maioria).
Apresentam aspecto cristalino.
São sólidos e possuem brilho (a maioria).
 Propriedades físicas das substâncias moleculares:
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Existem nos estados gasoso, líquido e sólido. Quando no estado sólido, geralmente
possuem pontos de fusão e ebulição mais baixos se comparados com os das substâncias
iônicas ou metálicas.
Algumas são solúveis em água (polar), outros são solúveis em solventes apolares e
outros, ainda, são solúveis em ambos.
Normalmente, não são condutoras de eletricidade, nem puros, nem quando dissolvidos
em água. A exceção ocorre por conta dos ácidos, que quando em solução, conduzem
corrente elétrica.
Simulação interativa em 3D/PhET
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.