Ligação de hidrogênio

As ligações de hidrogênio são interações que ocorrem entre o átomo de hidrogênio e dois ou mais átomos, de forma que o hidrogênio sirva de "elo" entre os átomos com os quais interagem. São as interações intermoleculares mais intensas, medidas tanto sob o ponto de vista energético quanto sob o ponto de vista de distâncias interatômicas.
A ligação no hidrogênio é um dos casos especiais da tabela periódica pois na ligação covalente ou iónica que consiste na troca ou surgimento de eletrons o hidrogênio fica estável apenas com dois eletrons na sua camada de valência. O átomo de hidrogênio, em vez de se unir a um só átomo de oxigênio, pode se unir simultaneamente a dois átomos de oxigênio, formando uma ligação entre eles. Essa ligação é chamada ponte de hidrogênio e se forma sobretudo com os elementos muito eletronegativos (F;O;N). Entretanto esta ligação,do tipo eletrostático, não é muito firme, sendo preferível respresentá-la em pontilhado ou em tracejado nas fórmulas. Existem dois tipos de ponte de hidrogenio: a intramolecular e a intermolecular. A ligação intramolecular se faz na mesma molécula e a intermolecular se faz entre duas moléculas.

Polaridade das moléculas

A polaridade de uma molécula refere-se às concentrações de cargas da nuvem eletrônica em volta da molécula. É possível uma divisão em duas classes distintas: moléculas polares e apolares.
Moléculas polares possuem maior concentração de carga negativa numa parte da nuvem e maior concentração positiva em outro extremo. Nas moléculas apolares, a carga electronica está uniformemente distribuída, ou seja, não há concentração.
A concentração de cargas (em moléculas polares) ocorre quando os elementos ligantes possuem uma diferença de eletronegatividade. Esta diferença significa que um dos átomos (o de maior eletronegatividade) atrai os elétrons da nuvem com maior força, o que faz concentrar neste a maior parte das cargas negativas.
As ligações de dois átomos diferentes normalmente resulta em polarização (moléculas polares), já que os átomos possuirão eletronegatividades diferentes, como H2O, NH3 ou HF, embora, dependendo da distribuição dos átomos pela molécula, essas ligações não resultariam em polarização, como é o caso do CO2 e do CH4.
A eletronegatividade varia da esquerda para direita e de baixo para cima na tabela periódica.
Ligação de dois átomos iguais resulta em moléculas apolares. Ex: O2, N2, Cl2. Mas não é necessário serem dois átomos iguais para haver apolaridade, como por exemplo dos compostos alcanos
Para saber se a molécula é polar ou apolar pode ser feito através do cálculo no nox das partículas.
Ex.: H2O = nox do H = 1 x 2 = 2; nox do O = 2, se nox das partículas for igual = POLAR
Ex².:CO2 = nox do C = 4; nox do O = -2 x 2 = -4; nox diferente = APOLAR
Ex³.:NH3 = nox do N = 3; nox do H = 1x3 =3; nox igual = POLAR
A melhor forma para identificar se a molécula é polar ou apolar é através do calcúlo do μ (mi), se ele for igual a zero a molécula é apolar e se for diferente de zero será polar, o calcúlo do μ será feito através dos vetores de acordo com a geometria molecular e a eletronegatividade de cada substância; o vetor sai sempre do menos eletronegativo ao mais eletronegativo :
Ex.: C - CL4 sua geometria é tetraédrica, assim os vetores irão do C ao CL formando quatro vetores para diagonal, fazendo a soma deles dara dois, apontando em direções opostas, assim dando μ=0, sendo uma molécula apolar. Ex².: H - CL geometria linear, o vetor sai do H ao CL, tendo portanto μ diferente de 0, portanto molécula polar.

Ligação Covalente Apolar: ocorre quando não há diferença de eletronegatividade entre os átomos da ligação.
Ligação Covalente Polar: ocorre quando há diferença de eletronegatividade entre os átomos da ligação. Neste caso há a formação de um dipolo representado por um vetor m, orientado no sentido do átomo de menor eletronegatividade para o de maior, chamado momento de dipolo. Exemplo:

Eletronegatividade

A eletronegatividade é uma propriedade periódica que mede a tendência relativa de um átomo, em uma molécula, em atrair elétrons, quando combinado em uma ligação covalente. Os valores da eletronegatividade são determinados quando os átomos estão combinados. Por isso, os gases nobres, que em condições normais são inertes, não apresentam valor de eletronegatividade. Duas escalas de eletronegatividade são comumente utilizadas: a escala Pauling (proposta em 1932) e a escala Mulliken (proposta em 1934). Outra escala proposta foi a escala Alfred-Rochow.
A eletronegatividade de um átomo está intimamente relacionada com o seu raio atômico:
Quanto menor o raio atômico, maior a atração que o núcleo do átomo exerce sobre o elétron que vai adquirir, portanto maior a sua eletronegatividade.
Linus Pauling em 1932 criou uma escala para medir essa tendência de um átomo em atrair elétrons. Arbitrou para o flúor, o elemento mais eletronegativo, o valor 4,0. Os valores dos demais elementos foram determinados a partir deste, concluindo que o menos eletronegativo é o frâncio ( 0,7 ). A eletronegatividade não possui unidade porque é um valor relativo.

A estrutura espacial das moléculas

A distribuição espacial dos átomos que formam uma molécula depende das propriedades químicas e do tamanho desses.Quando muito eletropnegativos os átomos formam ligações classificadas como covalentes, pois apresentam aspecto equilibrados e simétricos. Se houver maior afinidade sobre os elétrons compartilhados, a distribuição espacial é deformada e modifica-se os ângulos da ligação, que passa a ser polar. Nas ligações covalentes, os conceitos de orbital molecular e orbital atômico são fundamentais. As possíveis combinções dos números quânticos definem o estado físico de um átomo. Podemos distinguir quatro tipos de orbitais atômicos, definidos pelo número quântico principal:S, de simetria esférica e P, D ,F constituídos por estruturas em forma helicoidal dispostas ao longo ou entre os eixos direcionais das três dimensões. No caso das substâncias iônicas, é nítida a diferença no que se refere à força de atração entre os elétrons, estes se deslocam de um átomo para outro. No caso o sal de cozinha (Cloreto de sódio- NaCl), no estado sólido, consiste de íons positivo de sódio e íons negativos de cloro. As forças elétricas existentes entre esses íons formam os seus cristais.

Geometria molecular

Como o próprio nome sugere, geometria molecular é a forma geometrica da molecula, ou seja, é o modo como os átomos estão distribuidos espacialmente, assumindo várias formas geométricas. Para determinarmos a geometria molecular, é preciso conhecer a teoria da repulsão dos pares eletrônicos, que sugere que os pares da camada de valência se comportam como nuvens eletrônicas que se repelem.As principais classificações da geometria são:Linear: Acontece em toda molécula que possui dois átomos ou em toda molécula em que o átomo central possui no máximo duas nuvens eletrônicas em sua camada de valência.

Angular: Acontece quando o átomo central tem três ou quatro nuvens eletrônicas em sua camada de valência. No caso de três, forma um ângulo de 120 graus entre os átomos ligantes. Quando há quatro nuvens, forma um ângulo de 105 graus entre os átomos.
Trigonal plana ou triangular: Acontece somente quando o átomo central tem três nuvens eletrônicas em sua camada de valência, formando um ângulo de 120º.

Piramidal: Acontece quando há quatro nuvens eletrônicas na camada de valência do átomo central, sendo que três fazem ligações químicas e uma não.O seu ângulo é de 107º.

Tetraédrica:Acontece quando há quatro nuvens eletrônicas na camada de valência do átomo central e todas fazem ligações químicas. O átomo central assume o centro de um tetraedro regular.Angulo de 109º 28'Existe ainda a octaédrica, quando há seis nuvens eletronicas. Bipiramidal:Acontece quando há cinco nuvens eletrOnicas na camada de valência do átomo central,todas fazendo ligação química.O átomo central assume o centro de uma bipiramidal triogonal, sólido formado pela união de dois tetraedros por uma face comum. Como por exemplo cita-se a molécula PC15. Os ângulos entre as ligações são 120º e 90º.

Octaédrica:Acontece quando há seis nuvens eletrônicas na camada de valência do átomo central e todas fazem ligações químicas formando ângulos de 90º e 180º.

Linear: Acontece em toda molécula diatómica (que possui dois átomos) ou em toda molécula em que o átomo central possui no máximo duas nuvens electrónicas em sua camada de valência.

Ligações metálicas e propriedades dos metais

Os metais são bons condutores de eletricidade por causa da facilidade com que os elétrons se movimentam, pois se encontram livres. E isso ocorre porque os metais têm baixa energia de ionização, ou seja a atração sobre os elétrons é baixa.
Temos então uma estrutura formada por cátions fixos cercados por um "mar de elétrons" provenientes da camada de valência. A interação entre os elétrons livres (-) e os cátions (+) determina a estrutura cristalina dos metais e uma série de propriedades características:
maleabilidade
ductibilidade
boa condutibilidade térmica e elétrica.
alto ponto de fusão
resistência à tração
brilho
Os metais podem se unir entre si ou a outros elementos e formar misturas sólidas chamadas ligas metálicas: Por exemplo:
o aço é uma liga de ferro e carboso: o aço inoxidável é uma liga de ferro e carbono com adição de crômio e níquel;
o bronze é uma liga de cobre e estanho;
o latão é uma liga de cobre e zinco; o ouro de 18 quilates é uma liga de ouro e cobre.