LIGAÇÕES QUÍMICAS E ESTRUTURA MOLECULAR

Introdução

É notável a capacidade de combinação existente entre os átomos para produzir espécies químicas mais complexas – moléculas, íon -moléculas, etc –, o que resulta na formação de uma infinidade de materiais diferentes. Tão interessante quanto observar esses fatos, é constatar que os átomos só se mantêm unidos porque existem de forças coulômbicas atrativas denominadas

“ligações químicas”.        

A natureza das ligações químicas depende:

♦ da carga nuclear;

♦ da estrutura eletrônica dos átomos ligantes.

Dependendo de sua natureza, as ligações químicas podem se enquadrar em um dos seguintes tipos básicos:

♦ ligações covalentes;

♦ ligações iônicas;

♦ ligações metálicas.

Substâncias e Misturas

A curiosidade do homem em relação à constituição da matéria é bastante antiga.

Alguns filósofos gregos já achavam, há séculos, que a matéria poderia ser dividida em pedaços cada vez menores, até que se atingisse uma partícula extremamente pequena que não poderia mais ser dividida.A estas partículas eles deram o nome de átomos (a = não; tomo = parte).
Porém, foi só no final do século XVIII e começo do século XIX, que os cientistas passaram a aceitar definitivamente a existência do átomo.

Existem atualmente cerca de 109 elementos químicos diferentes que, combinados entre si, são responsáveis pela grande variedade de materiais encontrados. 

Cada elemento químico recebe um nome e um símbolo, que é formado pela letra inicial (de fôrma e maiúscula) de seu nome. No caso de elementos com a mesma inicial acrescenta-se uma segunda letra, minúscula. O símbolo é usado universalmente, o que facilita enormemente a comunicação entre os cientistas. O nome não é universal. Compostos podem ser identificados por nomes e fórmulas. ( pressupostos - Teoria Atômica de Dalton - ainda hoje é aceita pela comunidade ciêntifica)



Veja alguns

 

CONTEXTUALIZANDO: Em 1808, John Dalton imaginou a seguinte hipótese, que, mais tarde, foi chamada de Teoria Atômica de Dalton.
I) Todo tipo de matéria é formado por partículas extremamente pequenas chamadas átomos. Estes átomos não podem ser divididos e nem transformados em outros átomos.
 

II) Elemento químico é um conjunto de átomos quimicamente iguais (possuem a mesma identidade química) e, portanto, átomos de um mesmo elemento químico possuem a mesma massa, o mesmo tamanho e as mesmas propriedades. Átomos de elementos químicos diferentes possuem propriedades, massas e tamanhos diferentes. 

Através do modelo de Dalton podemos entender por que uma substância pura pode ser simples ou composta.

Quando a matéria é formada por átomos de um único elemento químico, temos a substância simples (H₂, O₃, N₂, etc.). 

Exemplo 1: a substância pura hidrogênio.

O fato de uma substância pura apresentar as mesmas propriedades, em toda a sua extensão, sugere que ela seja constituída de unidades estruturais iguais. Esta unidade estrutural básica que identifica uma substância é a molécula.

No caso do hidrogênio, ele é constituído de moléculas H₂. É impossível decompor a substância hidrogênio em substâncias mais simples,daí podemos chamá-la pura simples.

Exemplo 2: a substância pura água.

A água, representada por moléculas do tipo H₂O, que se retém em toda a sua extensão,justifica assim o fato de possuir as mesmas propriedades conforme verificado experimentalmente.

Porém, quando submetida à eletrólise, a água pode ser decomposta em hidrogênio,
(H₂) e oxigênio (O₂) e, por esta razão, é uma substância pura composta ou um composto. Um composto é constituído pela combinação de dois ou mais elementos químicos.

  

 
1. Substância

As substâncias químicas são agrupamentos de moléculas com mesmas características físico-químicas e composiçao definida. Tais características se definem por apresentar ponto de fusão, ponto de ebuliçao, densidade, calor específico etc.

Alotropia – Ocorre quando uma substância simples apresenta- se na natureza em diferentes espécies, como por exemplo: 

Alotropico: Capacidade que uma substância tem de formar 2 ou mais substâncias diferentes.  

Podemos dizer então que a alotropia é a propriedade que alguns elementos possuem de formar substâncias simples diferentes. 

 
Constituem exemplos de elementos que apresentam variedades alotrópicas: o carbono, oxigênio, fósforo e enxofre.
  

Alótropos possuem propriedades químicas iguais, ou seja, reagem da mesma forma. Já as propriedades físicas dos alótropos são diferentes.

Obs.1: Os estados alotrópicos se diferenciam entre si por suas propriedades.

 

Caracterização das Substâncias(Simples e compostas):

Quando dizemos que um material é mais denso que o outro, significa que, comparando-se volumes iguais de ambos, o mais denso é o que possui maior massa.

Vamos acompanhar as mudanças de estado de um cubo de gelo formado por água pura. 

Galera!!! Inicialmente, notamos que sua temperatura está abaixo de 0°C. Em seguida, aquecemos o recipiente, e o gelo começa a absorver calor até que sua temperatura atinja 0°C, momento no qual começa a fusão se o experimento estiver sendo realizado ao nível do mar. Observando o termômetro, notamos que a temperatura permanece 0°C até o término da fusão. Quando não há mais fase sólida, a temperatura volta a subir e, quando atinge 100°C, o líquido começa a ferver. Durante a ebulição, realizada ao nível do mar (à pressão de 1 atm), a temperatura permanece em 100°C, só voltando a subir quando não houver mais fase líquida.

 

IMPORTANTE: lembre-se que:

Substância – Possui P.F e P.E. constante na mudança do estado físico.

Obs.2: As temperaturas de fusão e de solidificação têm o mesmo valor, assim como as de vaporização e liquefação

 


Vamos agora fazer a mesma experiência utilizando uma amostra de ouro e cobre inicialmente no estado sólido. Ao acompanharmos suas mudanças de estado, notamos que durante a fusão e a ebulição a temperatura não permanece constante. Não há, portanto, ponto de fusão e ponto de ebulição e sim intervalo de fusão e intervalo de ebulição.

 

Mistura – Possui P.F e o P.E. variável na mudança do estado físico.  





Através destas observações experimentais, podemos dizer que o gelo é substância pura, e a liga ouro/cobre é mistura.

2.1. Substância Pura

É todo tipo de matéria cuja fusão e ebulição ocorrem em temperaturas constantes. Elas possuem propriedades específicas bem definidas, como, por exemplo, cor, cheiro, estado físico, ponto de fusão, ponto de ebulição, etc., e composição química constante.

Exemplo: água, ferro, alumínio, etanol, etc.

2.2. Mistura

É todo tipo de matéria cuja fusão e/ou ebulição não ocorrem em temperaturas constantes. A temperatura varia durante a fusão ou durante a ebulição, ou durante ambas. As misturas não possuem ponto de fusão e ponto de ebulição, e sim intervalo de fusão e intervalo de ebulição. A composição é variável.

As misturas podem serem divididas em dois grupos:


• Homogênea – Apresenta sempre as mesmas características em toda sua extensão, apresentando um único aspecto (Monofásico).  
 
Observe que nesse tipo de mistura eu não vejo a diferença, exemplo: água + alcool

• Heterogênea – Não apresenta as mesmas características em toda sua extensão, apresentando vários aspectos (Polifásico).

Observe que nesse tipo de mistura eu consigo ver a diferença, exemplo: água + areia

  

Observação – Existem misturas que, durante uma das mudanças de estado, se comportam como substâncias puras. São elas as misturas eutéticas e azeotrópicas.

I. Mistura Eutética

É a mistura que apresenta ponto de fusão.

Exemplo: algumas ligas metálicas, dentre elas a solda usada em eletrônica (37% de chumbo e 63% de estanho).

II. Mistura Azeotrópica
É a mistura que apresenta ponto de ebulição.

Exemplo: água e álcool na proporção de 4% de água e 96% de álcool.

Comparando substância pura e mistura, encontramos:

  Então galera podemos agora diferenciar um gráfico de uma substância de um gráfico de uma mistura:

  Outro aspecto importante que você deve saber nesse conteúdo a respeito desses gráficos de substâncias e misturas é que existem outros aspectos que você precisa diferenciar alguns características que podem serem cobradas em provas nos vestibulares que é que existem diferentes misturas. Isto é, mistura Eutética (S+S) e Mistura Azeotrópica (L+L).

Vejamos: