Ligação Química

 Polaridade das Moléculas

 Como já todos sabemos, os átomos, de acordo com o modelo atómico actual, possuem uma nuvem eletrónica em torno do seu núcleo. Essa nuvem vai-se tornando menos densa à medida que se afasta do núcleo, ou seja, vai-se tornando cada vez menos provável encontrar eletrões. 

  

   O modelo actual diz-nos também que as moléculas, que são formadas por 2 ou mais átomos (diferentes ou iguais), possuem apenas uma única nuvem eletrónica:

  

  

    

  

Nas figuras acima podemos observar dois tipos de moléculas quanto à sua polaridade:

 

•   A molécula de Hidrogénio é composta por 2 átomos do mesmo elemento, logo, a nuvem eletrónica é igual junto de cada átomo. Diz-se, por isso, que a molécula não apresenta pólos, sendo apolar;

  

•   Já a molécula de Cloreto de Hidrogénio, composta por átomos de diferentes elementos químicos, possui uma nuvem eletrónica mais densa nas proximidades do átomo de cloro, que é um átomo maior(em termos de tamanho), logo apresenta um pólo mais negativo que outro. Diz-se que este tipo de moléculas são polares;

     Com moléculas que possuem 3 ou mais átomos, se forem formadas por átomos do     mesmo elemento químico são apolares, se não podem ser tanto polares como apolares (exemplo Dióxido de Carbono).

 Geometria Molecular

  

   A geometria das moléculas, ou seja, a forma como são representadas, depende da distribuição dos átomos pelo espaço, não do tipo de átomos que a constituem.

   - As moléculas diatómicas apresentam todas geometria linear, ou seja, as ligações estão perfeitamente alinhadas, não formando ângulos:

  

  

  

   - As moléculas triatómicas podem apresentar geometria linear ou geometria ângular (quando as moléculas formam ângulos com menos de 180º):

 

   

 - As moléculas tetratómicas(compostas por 4 átomos) podem apresentar geometria triangular plana se as ligações se encontrarem no mesmo plano, formando ângulos de 120º entre si, ou geometria piramidal quando o núcleo não se encontrar no mesmo plano que os restantes átomos:

  - Por último, as moléculas pentatómicas (compostas por 5 átomos) apresentam geometria tetraédrica, na qual o núcleo ocupa o centro de um tetraedro cujos vértices correspondem aos núcleos de outros 4 átomos, formando entre si ângulos de 109º aproximadamente:

Ligações Químicas

   Como viste agora, os átomos unem-se para formar moléculas que podem ser polares ou apolares, lineares ou tetraédricas. 

   Estas moléculas são mais estáveis que os átomos separados uns dos outros, porque os electrões dos átomos instáveis passam a ser compartilhados quando estes se ligam, preenchendo assim o último nível de energia, logo, maior estabilidade.

   A este tipo de ligação química chama-se ligação covalente e só pode ser feita entre átomos de elementos não-metais. A ligação pode ser:

     - Simples, quando há a partilha de 1 par de eletrões;

     - Dupla, quando há a partilha de 2 pares de eletrões;

     - Tripla, quando há a partilha de 3 pares de eletrões;

   

    Podes representar esta ligação através de 2 formas:

1.   Notação de Lewis, que consiste em rodear os símbolos químicos dos átomos constituintes da molécula por pontos ou cruzes, ligando depois eletrões consoante o necessário:

 

      2.   Fórmula de estrutura, semelhante à representação acima, mas com traços a           

          substituir cruzes e pontos:

  

   

   Como foi referido, a ligação covalente ocorre entre não-metais, ou seja, entre átomos com tendência a captar eletrões. Existe outro tipo de ligação que ocorre entre átomos com tendência a captar eletrões e outros com tendência a perdê-los, entre átomos de elementos metálicos e átomos de elementos não-metálicos, a ligação iónica.

   Neste tipo de ligação, os átomos com tendência a captar eletrões formam iões negativos, os que têm tendência a perdê-los formam iões positivos.

   A representação da ligação iónica pode também ser feita através da Notação de Lewis:

  

  Existe ainda outra ligação, que ocorre entre átomos cujos eletrões têm tendência a libertar-se, ou seja, ocorre entre átomos de elementos metálicos. É a ligação metálica.

  Os átomos deste tipo de elementos possuem poucos eletrões de valência que, quando se libertam, formam um "mar de eletrões livres, no qual estão mergulhados iões positivos.

Metais alcalinos e alcalino-terrosos

Metais Alcalinos




  Os metais alcalinos são substâncias elementares formadas por átomos de elementos do grupo 1 da tabela periódica, mais conhecido por ser o grupo dos metais alcalinos. Como exemplos temos o Sódio e o Potássio (utilizados na atividade experimental realizada na aula com o objectivo de determinar as diferenças entre os metais do grupo 1 e do grupo 2 da tabela periódica).


  São metais:

• Moles e maleáveis;
• Com brilho metálico (quando a superfície está recentemente cortada);
• Bons Condutores elétricos;

 
  No que toca a propriedades químicas, os metais alcalinos reagem com a água originando os respetivos hidróxidos. As soluções destes hidróxidos são básicas, logo, a fenolftaleína torna-se carmim. Durante esta reação liberta-se também um gás, o hidrogénio:

   Os Hidróxidos resultantes destas reações são constítuidos por iões monopositivos, ou seja, de carga +1, como por exemplo, o ião Sódio(Na+). De facto o sódio, como pertence ao grupo 1 da tabela, possui por isso 1 eletrão de valência, precisando de o perder para ficar estável, tornando-se assim num ião.

   A reactividade destes metais está também relacionada com o seu tamanho. Quanto maior for o átomo, maior é a sua reactividade com a água, perdem-se eletrões com maior facilidade. Por essa lógica, podemos observar pela tabela acima que o Frâncio(Fr) é o elemento mais reactivo deste grupo, demorando menos tempo a reagir com a água que os restantes elementos do grupo.

   Para terem uma noção da reatividade deste metais vejam o seguinte vídeo:

Metais Alcalino-Terrosos

  Os Metais Alcalino-terrosos são formados por átomos de elementos do 2º grupo da tabela periódica. Como exemplos mais conhecidos temos o magnésio e o cálcio.

   Estes metais diferem em muito pouco dos alcalinos quando diz respeito a propriedades físicas, mas quanto ás propriedades químicas podemos observar em actividade experimental (reação com a água) algumas diferenças, especialmente:

• Uma reação mais lenta que os metais alcalinos;
• A formação de bolhas (na reação dos metais alcalinos menos reactivos observa-se uma pequena explosão);

   Os hidróxidos resultantes destas reações são constituídos por iões de carga +2, ou seja, iões dipositivos. O Cálcio, por exemplo, precisa de perder 2 eletrões de valência para se tornar estável (à semelhança do caso do sódio, no grupo 1).

   Tal como no grupo 1, a reactividade está relacionada com o tamanho do átomo.

   Por fim, fechemos este tema com mais um vídeo:

   

  

Metais e Não-Metais

      A tabela periódica disposta há pouco dividia também os elementos em dois grandes grupos: os metais e os não-metais. Vamos agora aprender um pouco mais sobre estes grandes grupos da tabela periódica.




   Metais







  Os metais são substâncias elementares que constituem a parte esquerda da tabela periódica, sendo os mais abundantes na natureza o alumínio e o ferro. 


  Têm algumas propriedades físicas em comum:

• São Densos;
• Maleáveis(dobram sem partir);
• Bons condutores elétricos e térmicos;
• Sólidos à temperatura ambiente(com exceção do mercúrio, gálio, césio e frâncio(líquidos));

   Quanto a propriedades químicas, os metais possuem a caraterística de serem quase todos muito reactivos, devido ao número de eletrões de valência que possuem(tendência a formar iões positivos em contacto com outros átomos).

   Observámos também em actividade experimental que os metais reagem facilmente com o oxigénio, originando óxidos metálicos:

   


Estes óxidos metálicos, em reação com a água, originam hidróxidos cujas soluções são básicas(A)(de B falaremos noutra altura....):

     


   Não-Metais

    Os não-metais são substâncias constuídas por corpúsculos (átomos ou moléculas). Alguns dos não-metais mais abundantes na natureza são o oxigénio e o carbono.

    Quanto a propriedades físicas, é de salientar que:

• Existem em diferentes estados físicos à temperatura ambiente;
• Possuem densidades diferentes;
• São quebradiços quando sólidos;
• São maus condutores elétricos e térmicos, à exceção da grafite(carbono);

    Quanto a propriedades físicas, existem não-metais pouco reativos com a água, no entanto, existem alguns tão ou mais reativos do que os metais.

    Observámos, em atividade experimental, que os óxidos não-metálicos, soluvéis em água, originam ácidos cujas soluções são ácidas:

    Vamos agora falar um pouco sobre os tipos de metais que existem e a sua relação com  a tabela periódica.

   

   

   Tabela Periódica Dos Elementos





    


    


     A tabela periódica é uma tabela na qual os elementos químicos se encontram organizados em função da sua massa e do seu nº atómico.


     Em 1789, Antoine Lavoisier publicou uma lista de 33 elementos químicos agrupados em metais, não-metais e gases. No entanto, a constituição desta lista não era ainda precisa, o que incentivou os químicos a tentarem encontrar uma maneira mais precisa de organizar os elementos.


    No século seguinte, fizeram-se muitos progressos: Dobereiner agrupou os metais em grupos de três, de acordo com a sua reactividade(lei das tríades), Dumas descreveu as relações entre estes metais, até que, em 1869, Dimitri Mendeleiev criou então a sua tabela periódica (que foi a base da tabela periódica representada acima), com 65 elementos químicos, organizando-a por grupos (colunas) e por períodos (linhas).


    Há 18 grupos na tabela periódica actual, constituídos por elementos com propriedades químicas semelhantes, ou seja, com o mesmo nº de eletrões de valência. 4 deles têm uma designação própria:

• Grupo dos metais alcalinos (grupo 1);
• Grupo dos metais alcalino-terrosos (grupo 2);
• Grupo dos halogéneos (grupo 17);
• Grupo dos gases nobres (grupo 18);

    Quanto a períodos, existem 7, organizados de acordo com o número de níveis de energia que apresentam.

    Na parte inferior da tabela encontram-se os lantanídeos e os actinídeos, duas familías com propriedades químicas semelhantes ao lantânio e ao actínio, respectivamente.

    Eis uma tabela que explica como os grupos se podem relacionar com o nº de eletrões de valência:

Gases Nobres:

    Pertencendo ao grupo 18, possuem todos o último nível de energia preenchido, com 8 electrões de valência.




     Por último, uma paródia acerca da tabela periódica e as diferentes atrações entre os elementos: