Quimica Geral I

8/9/2019 Quimica Geral I

http://slidepdf.com/reader/full/quimica-geral-i 1/236



Estrutura Atômica

Modelo atômico de Dalton (1803)

− As transforma!"es #uímicas consistem em umacom$ina!ão, separa!ão ou rearran%o de átomos;

&'( ) *+ *(+



Estrutura Atômica

Modelo atômico de Dalton (1803)

− -ompostos #uímicos são formados de átomos dedois ou mais elementos em uma razão fia.



Estrutura Atômica

Tubo de raios catódicos (1850)

A $aias press"es de/ás, verifica0se #ue um

raio deia o catodo evia%a para o anodo

1ncandescênciao$servada nos pontos

A, 2 e - e no /ásresidual do tu$o



Estrutura Atômica

Tubo de raios catódicos (1850)



Estrutura Atômica

3.3.T4ompson 5&**67− 8artículas em raio cat9dico são carre/adas

ne/ativamente;

− :ão independentes do material do catodo e sempretem as mesmas propriedades;− o/o estão presentes em toda a matéria;− -álculo da razão car/a<massa do elétron=

0& 6' . &>

*

-</



Estrutura Atômica

Experimento de Millikan (108)



Estrutura Atômica

1rradia!ão do ar ao redor das /otículas de 9leo; -aptura dos elétrons pelas /otículas de 9leo; Aplica0se uma diferen!a de potencial de forma a

?frear@ o movimento do 9leo; etermina!ão da car/a nas /otículas0B CDltiplos de

&,' &>0& -; o/o cada elétron carre/ava &,' &>0& -; 8ela sua razão car/a<massa, calcula0se #ue a massa

do elétron é ,& &>0F& G/.



Estrutura Atômica

Tubo de !aio "anal (188#)





Estrutura Atômica Modelo atômico de T$omson (188)



Estrutura Atômica

Experimento de !ut$er%ord& 'eier eMarsden(111)



Estrutura Atômica

esvios pe#uenos 0B O átomo de T4omson eplica; istri$ui!ão difusa de massa 0B 8artícula alfa não é

influenciada por $aias concentra!"es de car/aspositivas<ne/ativas;

esvios /randes 0B 8artículas alfa #ue passampr9imas ao nDcleo são fortemente repelidas pelacar/a nuclear.



Estrutura Atômica

Modelo atômico de !ut$er%ord (111)



Dilema do átomo estável

• O elétron está parado:

– A atração elétron-núcleo faria o elétron colidircom o núcleo;

• O elétron está em movimento nas órbitas deRutherford:

– Movimento acelerado leva a mudança de órbita

do elétron devido a emissão de luz; – Trajetória em esiral também leva a colisão do

elétron com o núcleo!



"roriedades das ondas

Comprimento de onda (Wavelength, λ# é a dist$ncia entre ontosid%nticos de ondas sucessivas;

Amplitude é a dist$ncia vertical entre a lin&a do meio da onda ao ico!



"roriedades das ondas

Frequência ' ν# é o número de ondas (ue assa em um ontoarticular em ) se*undo '+z , ) ciclos#!

A velocidade 'u# da onda , λ . ν



a!"ell (#$%&' props que a lu) vis*vel consiste deondas eletroma+néticas

Radia,-o eletroma+néticaé a emissão e transmissãode ener*ia sob a forma deondas eletroma*néticas

/elocidade da luz 'c# no vácuo,0122 . )23 ms

.oda radiação eletroma*nética

λ .

ν =c

4omonente do camo elétrico

4omonente do camo

ma*nético



5sectro eletroma*nético



5sectro de lin&as



5sectro de lin&as

6inal do século 787 9 5(uação de :dber*

')λ#,<:'')n)=#-')n=

=##; n=>n)

:-> 4onstante de :dber* , 212)2?@ nm-)

<-> Búmero atCmico



5sectro de lin&as

Série de Lyman (Ultravioleta)

n),) e n=,=1011!!!!

Série de Balmer (Visível)

n),= e n=,0111E!!!!

Série de Paschen (Infravermelho)

n),0 e n=,11E1@!!!!



5sectro de lin&as



:adiação do coro ne*ro 5m temeraturas menores (ue E22o41 a radiação térmica

emitida é na re*ião do infravermel&o; Aumento da temeratura leva a emissão de radiação na

re*ião do visFvel;

LEI DE !"LEI#$%&E!'S

/(λ0.'1$π2.λ

G é a 4HBITABT5 D5 JHKT<MABB ')103 7 )2-=0LG#

"lancG 9 6unção emFrica (ue se ajusta aos dadose.erimentais considera (ue a luz é absorvida e emitida

sob a forma de ulsos discretos de luz 9 31hν

5feito fotoelétrico







+á indeend%ncia do valor do otencial fenador/2 em relação a intensidade da luz incidente;

Nm fóton transfere ener*ia 'hν# ara um únicoelétron;

4(mv5'ma! 1 e67 1 hν

8φ

φ -> 5ner*ia necessária ara remover o elétron da suerfFcie do

eletrodo



Hs ostulados de Jo&r ')?)0#

Orbitas nãoirradiantes;

A fre(u%ncia do fótondada elaconservação da

ener*ia;

Puantização domomento an*ular!

n é o número (u$ntico rincial

:+ é a constante de :dber*

5n , -:+ ' #)n=



H átomo de Jo&r

Um elétron em um tomo ode ter somentecertas *uantidades esecíficas de ener+ia

• 3stado fundamental 9 Todos os elétrons estãonos nFveis de ener*ia mais bai.os (ue l&es sãodisonFveis;

• 3stado e!citado 9 H átomo absorve ener*ia de

uma c&amadescar*a elétrica e al*uns elétrons sãoelevados a nFveis de maior ener*ia;



H átomo de Jo&r

Estado e,citado - Estado fundamental

hν

3583

#13

fóton1hν1hc9λ

n é o número (u$ntico rincial

:+ é a constante de :dber*

5n , -:+ ' #)n=



H átomo de Jo&r



Dualidade onda-artFcula

• )?= Q Kouis de Jro*lie

5,mc=

λ,&'mv# sendo v a velocidade do elétron

5,& ν

A relação de de Jro*lie ermite calcular o comrimento deonda do elétron a artir da sua velocidade




ifra,-o da lu)

λ,E2 nm

Dist$ncia de fenda taman&o do obstáculo

@22 nm




ifra,-o de elétrons

• Dist$ncia de fenda Taman&o do obstáculo

. an+stron (./ %./ m)

• 5stas dimensRes estão resentes em um cristal;

• 6endas interatCmicastaman&o atCmico!

Princípio da Incerteza de



Princípio da Incerteza deHeisenberg

“É impossível conhecer simultaneamente ecom certeza a posição e o momento de uma

pequena partícula, tal como o elétron.”





Determinação da posição do elétron− Olho humano: Resolve objetos na faixa de 0! a 0"

mm#

− Objetos menores devem ser visualizados com um

microsc$pio#− Resolu%&o de um microsc$pio 'R( )* Relacionada

ao tamanho do menor objeto +ue pode servisualizado#

R , 0-λ





.uz com λ/0 nm

Resolve objetos com 100 nm

Para determinar a posição do elétron é preciso diminuiro comprimento de onda da luz

2omento do f$ton p/h3λ





Se o comprimento de onda for diminuído, aumenta)se o momento do f$ton# 4ssim o f$ton transfere mais momento para o

el5tron aumentando a incerteza do momento do

el5tron# Se o comprimento de onda for aumentado,

diminui)se o momento do f$ton e a incerteza domomento do el5tron#

6ntretanto aumenta)se a incerteza da posi%&odo el5tron7





∆p∆s* h38π

O d t i 9 i



Ondas estacion9rias

;



2ecnica ;untica

1926 – Erwin Schrödinger

6+ua%&o de <chr=dinger HΨ=6Ψ

2 i ; ti



2ecnica ;untica

4 resolu%&o desta e+ua%&o para o 9tomo dehidrog>nio fornece um conjunto de fun%?es de

onda

@escrevem as formas e energias das ondas deel5trons

Orbitais Ψ'r θ, φ( / R'r(Θ(θ)Φ(φ)

2 i ; ti



2ecnica ;untica

Funçes radiais para o !tomo de hidrog"nio

r!ital "s )* R'r( / "'A3a0(13"e)ABr3a0

r!ital #s )* R'r( / '"3'"B"!3"(('A3a0(13"'")'ABr3a

0((e)ABr3"a0

r!ital #p $% R'r( / '"3'"B-!3"(('A3a0(13"'ABr3a

0(e)ABr3"a0

sendo A o nCmero atDmico e a0 o raio da primeira orbita de Eohr



2 i ; ti



2ecnica ;untica

Ψ = fn'n l ml ms(

n 5 o nCmero +untico principal

n / ! " 1 8 G7

@istncia de el5tron ao nCcleo

íveis de energia



&r$ital 1s

2ecnica ;untica



2ecnica ;untica

Funçes angulares para o !tomo de hidrog"nio

r!ital s )* Θ(θ)/'!3'8π((!3"

r!ital pz )* Θ(θ)/'13'8π((!3"cosθ

r!ital d z # )* Θ(θ)/'3'!-π((!3"'1Bcos"θ−1)

2ecnica ;untica



2ecnica ;untica

Ψ / fn'n l ml ms(

l 5 nCmero +untico de momento angular

Para determinado valor de n, l / 0 ! " 1 G n)!

n / ! l & ' n / " l / 0 ou !

n / 1 l / 0 ! ou "

l / 0 s orbitall / ! p orbital

l / " d orbitall / 1 f orbital

Forma do volume de espa%o +ue o el5tron

ocupa



Orbital s

l /0Orbital p

l /!Orbital d

l /"

2ecnica ;untica



2ecnica ;untica

Ψ / fn'n l ml ms(

ml 5 o nCmero +untico magn5tico

Para determinado valor de l ml / )l G7 0 G7 l

se l / ! 'p orbital( ml / )! 0 ou !

se l / " 'd orbital( ml / )" )! 0 ! ou "

Orienta%&o do orbital no espa%o



ml / )! ml / 0 ml / !

ml / )" ml / )! ml / 0 ml / ! ml / "

2ecnica ;untica



2ecnica ;untica

E'perimento Stern()erlach

2ecnica ;untica



2ecnica ;untica

Ψ / fn'n l ml ms(

ms 5 o nCmero +untico de spin

ms / J ou )J

ms / J ms / )J

(videnciado pelodesdo!ramento das linhas dos

espectros de emissão dos)tomos de hidro*+nio so!influ+ncia de um campoma*nético eterno



Paramagnetico

6l5trons desemparelhados

Diamagnetico

Kodos os el5trons emparelhados

@istribui%&o eletrDnica




*egra de +und, - confi*uração eletrnica mais est)vel para or!itais

de uma mesma su!camada é aquela em que eisteo maior n/mero possível de elétrons com spins

paralelos 0não emparelhados1.

#rinc-pio da e'clusão de #auli,

2ois elétrons não podem ter os mesmos quatron/meros qu3nticos em qualquer )tomo





#rinc-pio de .u/$au 0#reenchimento,

Preenchimento elétron a elétron se d) iniciando$se pelos níveis e su!níveis de menor ener*ia 0isto émais pr4imos do n/cleo1.

6nergia dos orbitais no 9tomo multi)eletrDnico




Princípio de 4ufbau




%

La'A/"0( M4rN 8s"

<c'A/"!( M4rN 8s"1d!

Ki'A/""( M4rN 8s"1d"

'A/"1( M4rN 8s"1d1

Lr'A/"8( M4rN 8s!1d

2n'A/"( M4rN 8s"1d

Fe'A/"-( M4rN 8s"1d-

Lo'A/"( M4rN 8s"

1d

i'A/"Q( M4rN 8s"1dQ

Lu'A/"( M4rN 8s!1d!0

An'A/10( M4rN 8s"1d!0

L9tions met9licos

La" M4rN

An" M4rN 1d!0

Fe" M4rN 1d-

Fe1 M4r( 1d

Tabela Periódica



Tabela Periódica

1864 – John Newlands− Lei das Oitavas -> Ordenamento de massas atômicas

mostrava que cada elemento apresentava propriedadesemelhante com o oitavo elemento da sequência;

1869 – Dimitri Mendeleev e Lothar Meer − Agrupamento dos elementos em ordem de massa atômica e

de acordo com as suas propriedades;

Problema: Ordenamento por massa atômica nãoé apropriado na previsão de propriedade

!r "# $9%9& ' ()as nobre*

+ "# $9%1, ' (metal alcalino*

Tabela Periódica



Tabela Periódica

Lei Periódica

Quando os elementos são listados em ordemcrescente de número atômico, o!servadauma repeti"ão peri#dica em suas

propriedades

Tabela Periódica



Tabela Periódica

-on.i)'ra/0es eletrnicas do estado .'ndamental dos elementos



Periodicidade



-on.i)'ra/2o eletrnicaBloco s

Periodicidade



3aio atmico





-ar)a n'clear e.etiva



)

;e. <;"=

sendo ; a car)a n'clear e = a constante de blinda)em

1,,> de blinda)em "# = ? o nmero de el?trons do cerne

No@el?trons do cerne "#No@el?trons totais – No@el?trons de valAncia



3e)ras de =later



Para el?trons em orbitais ns o' n5− Cscreva a con.i)'ra/2o do elemento da se)'inte

.orma (1s*(s5*($s$5*($d*(4s45*(4d*(4.*(&s&5*@@@− Es el?trons em )r'5os a direita n2o contrib'em em

nada no clc'lo de =− Es o'tros el?trons no )r'5o (nsn5* blindam de ,%$&

cada−

Todos os el?trons do nFvel n"1 blindam de ,%8&cada− Todos os el?trons do nFvel n" blindam de 1%,,

cada@



3aio atmico



-om5ortamento ao lon)o do 5erFodo− Da es:'erda 5ara a direita da tabela 5eriódica% a

car)a n'clear a'menta% mas n% o nmero :'7ntico5rinci5al do nFvel de valAncia% 5ermanece o

mesmo− !ssim% o e.eito de blinda)em ? menor :'e o e.eito

do a'mento da car)a n'clear

− -om isso ;e. a'menta da es:'erda 5ara a direita e

o raio atmico dimin'i neste sentido@

3aio atmico



-om5ortamento ao lon)o do )r'5o− De cima 5ara baiGo na tabela 5eriódica% a car)a

n'clear e n% o nmero :'7ntico 5rinci5al do nFvel devalAncia% a'mentam

− E a'mento de n leva a 'm a'mento da dist7nciados el?trons de valAncia ao ncleo

− ;e. a'menta de .orma menos e.etiva ; =

& e' ->()*,+; Li)*,; a).,.; /).,.; $!).,. − Desta .orma o raio atmico a'menta de cima 5ara

baiGo@

3aio atmico



Haria/2o de raio com o nmero atmico

3aio atmico I 3aio inico



3aio inico



3aio inico (em 5m*





orma/2o de Fons



Periodicidade



Cner)ia de ionia/2o (*− a mFnima ener)ia necessria 5ara remover 'm

el?tron de 'm tomo )asoso no estado .'ndamental

I 1 ? a 1a ener)ia de ionia/2o

I 2 ? a a ener)ia de ionia/2o

I 3 ? a $a ener)ia de ionia/2o

Cner)ias de ionia/2o (em OJmol* Z Elemento 1a a !a "a #a $a



Cner)ia de ionia/2o (*



!s 1as

% as

% $as

@@@ 0s ser2o sem5re menores :'eas as% $as% 4as@@@ 0s% res5ectivamente

sem5re 'm valor 5ositivo

5reciso .ornecer ener)ia 5ara s'5erar aatra/2o el?tron"ncleo

C < OQ(;e. Q:

el?tron*r




-om5ortamento ao lon)o do 5erFodo− Da es:'erda 5ara a direita da tabela 5eriódica% ;

e.

a'menta mas r dimin'i% o :'e leva a 'm a'mento daener)ia de ionia/2o neste sentido

-om5ortamento ao lon)o do )r'5o− De cima 5ara baiGo em 'm )r'5o da tabela 5eriódica% r

a'menta mas ;e. 5o'co se altera% o :'e leva a 'madimin'i/2o da ener)ia de ionia/2o neste sentido@




H i 2 d 1a i d i i 2 o t i



Haria/2o da 1a ener)ia de ionia/2o com no atmico




! 5rimeira ener)ia de ionia/2o do boro ? menor Cst sendo retirado 'm el?tron de 'm s'bnFvel 5

blindado 5or 4 el?trons do cerne Para o berFlio a blinda)em ? de a5enas dois el?trons Cm orbital 5 a densidade eletrnica encontra"se

menos 5róGima ao ncleo do :'e em 'm orbital s@




! con.i)'ra/2o eletrnica do s'bnFvel 5 (5$* donitro)Anio a5resenta estabilidade es5ecial (s'bnFvelsemi"5reenchido*

Csta mesma con.i)'ra/2o ? atin)ida 5elo oGi)Anioa5ós a 1a ener)ia de ionia/2o@

Periodicidade



!.inidade eletrnica (C!*− o ne)ativo da varia/2o de ener)ia :'e ocorre

:'ando 'm el?tron ? aceito 5or 'm tomo )asosono estado .'ndamental@

!.inidade eletrnica (C!*



-om5ortamento ao lon)o do 5erFodo− Da es:'erda 5ara a direita da tabela 5eriódica% ;

e.

a'menta mas r dimin'i% o :'e leva a 'm a'mento daa.inidade eletrnica neste sentido

-om5ortamento ao lon)o do )r'5o− De cima 5ara baiGo em 'm )r'5o da tabela 5eriódica% r

a'menta mas ;e. 5o'co se altera% o :'e leva a 'madimin'i/2o da a.inidade eletrnica neste sentido@



!.inidades eletrnica (em OJmol*









Kr'5o ! ! adi/2o de 'm el?tron a 'm doselementos deste )r'5o leva a m'dan/a de s'bnFvelde 5reenchimento

Kr'5o &! ! adi/2o de 'm el?tron a 'm doselementos deste )r'5o leva a 5erda da con.i)'ra/2o5$ e a'menta a re5'ls2o el?tron"el?tron ( el?trons em'm mesmo orbital 5*

o 5erFodo Clementos 5o'co 5olariveis% n'vemeletrnica 5o'co se de.orma na adi/2o do el?tron@



Elétrons de valência são os elétrons quepertencem a camada mais e&terna do átomo.São aqueles que participam da ligação química.



q q p p g ç q

'rupo #onf. (letrônica no é $alncia

)egra do *cteto− *s átomos dos gases no+res possuem uma

camada de $alncia especialmente está$el



camada de $alncia especialmente está$el

ns-

np

/. *s outros átomos gan0am ou perdemelétrons para atingir esta configuração.







(nergia )eticular

7 a energia requerida para separar completamente



7 a energia requerida para separar completamente

um composto iônico sólido em íons no estadogasoso!

MA(s) M+(g) + A-(g)

sendo % um metal e 8 um ametal.

(nergia )eticular



#omposto ()9:;mol/ <onto de fusão o#/

(nergia )eticular (nergia potencialelétrica do par iônico



elétrica do par iônico

8 energia reticular aumenta com aumento de =e diminui com o aumento de r

() 9:;mol/

(nergia )eticular

#iclo de >orn ?ar+er



#iclo de >orn2?ar+er

total

Ligação co$alente 8 ligação co$alente é a ligação química em que



dois ou mais elétrons são compartil0ados pordois átomos( 23 (nergia potencial

r23 dist6ncia internuclear

?@ @?

?@ @?

?@@?

#omprimento de ligação

(nergiade

ligação

A/-/B/

A/ 23 8pro&imação dosátomos le$a a diminuiçãode energia de$ido aatração entre os elétrons

da ligação e os nCcleosD-/ 23 )epulsãointernuclear começa aocorrer mas interaçõesatrati$as são maisimportantesDB/ 23 4ist6nciasinternucleares menoresle$am ao aumento deenergia de$ido arepulsão internuclear.





(struturas de Le1is de compostosco$alentes

Ligação simples N F-



Ligação simples F-

?-*

Ligação simples

Ligação dupla N #*-



Ligação tripla 5-





Ligação co$alente #omo desen0ar estruturas de Le1isO

− !opasso! 4ecidir quais átomos estão ligados entre



p q g

siD− "opasso! #ontar todos os elétrons de $alncia dos

átomosD se a espécie for um íon, adicione A é paracada carga negati$a ou su+traia A é para cadacarga positi$aD

− #opasso! #olocar A par de é em cada ligaçãoD− $opasso! #ompletar os octetos dos átomos ligados

ao átomo centralD− %opasso! #olocar os elétrons restantes no átomo

central aos pares/D− &opasso! Se o átomo central ainda não atingir o

octeto, formar ligações mCltiplas.

*rdem de ligação *L/

É o número de ligações covalentes que eistem



É o número de ligações covalentes que eistementre um par de átomos!

C #

?

?

?

?

?

? C #

?

? ?

?

C #? ?

*L ##

PA *L ##

P- *L ##

PB

"uando a ordem de ligaç#o aumenta$



− ?á aumento de densidade eletrônica no espaçointernuclear, aumentando as atrações nCcleo2elétrons, o que une ainda mais os átomosD

− 8ssim o comprimento de ligação #L/ diminui como aumento da ordem de ligação *L/!

*LQ #LR

"uando a ordem de ligaç#o aumenta$



− orna2se mais difícil de se separar os átomos daligaçãoD

−

8ssim o aumento da ordem de ligação *L/ le$a aoaumento da energia de ligação (L/!

*LQ (LQ

)esson6ncia

8 estrutura de resson%ncia ou forma canônica/ é



8 estrutura de resson%ncia ou forma canônica/ éuma das duas ou mais estruturas de Le1is para

uma Cnica molécula que não pode serrepresentada acuradamente por uma Cnica

estrutura.

*L**

P B ligações/;- estruturas/ P A,T

(struturas de resson6ncia para o #*B-2



*L#* P O

?í+ridos de resson6ncia



* 5 *

o o-1

5

*

* *

-1



Linus Pauling 23 (scala de eletronegati$idades− *+ser$ou que quando átomos de diferentes

eletronegati$idades são com+inados sua ligação é maisforte que o esperadoD



q p D− (sta diferença da força de ligação é atri+uída U atração

entre as cargas parciais presentes no dipolo da ligação.

? F %omento de dipolo, µ

µ

'CL#L 23 comprimento de ligação



4iferença deeletronegati$idade

V #

a r á t e r i ô n i c o

4iferença ipo de ligaçãode eletronegati$idade

W #o$alente

WX e X- #o$alente polar 3- "ônica

'eometria dos pares eletrônicos



tetraédrica



trigonal+ipiramidal

*ctaédrica

%étodo da repulsão dos pareseletrônicos da camada de $alncia



&m arran'o geométrico de ligantes ao redor doátomo central é determinado somente pelas

repulsões entre os pares eletr(nicos da

camada de valência do átomo central

s pares de eltrons assumem

posiç*es de orma ,ue as repuls*esentre eles seam m.nimas

'eometria molecular



C **

Be#l #l

'eometria molecular #l



B

#l #l



trigonal #l



+ipiramidal

P

#l

#l

#l #l



*ctaédrica

S

F

F

F F

F F



Polaridade molecular



H F

δ+ δ−

Região pobreem elétrons

Região ricaem elétrons

µ .lUnidade de µ

1 Debye(1 D) = 3.3 ! 1"#3" $ m







Polar Polar

Apolar %


$l



$l

$l$l $l

$l

$l $l

$l

$l

$l

$l$l

Apolar






Momento de dipolo = 1,46 D


BF3



3

Apolar

&eoria da 'igaão de al*ncia

SO3



S

+

+ +

S

+

+ +

SO3

#1 #1

,-

() ()

/ual a estrutura mais correta0

o





nergia de ligaão $omprimento de ligaão +2erlap



/uando dois tomos 4ormam uma ligaão co2alente5 6 7o2erlap8entre seus orbitais at9micos

1:Ha

1:Hb

+2erlap




!H3



:e as tr*s liga>es ?H da am9nia 4orem reali@adas com os tr*sorbitais p do nitrog*nio5 então o Angulo de ligaão pre2isto é de B"o

Cas o Angulo deligaão da am9niaé de 1"o EEE


Hibridização

− Cistura de dois ou mais orbitais at9micos para



Cistura de dois ou mais orbitais at9micos para4ormar um no2o conunto de orbitais 6Gbridos<

− + nmero de orbitais 6Gbridos é igual ao nmero deorbitais at9micos puros utili@ados no processo de6ibridi@aão<

− 'iga>es co2alentes sigma são 4ormadas por 7+2erlap8 de orbitais 6Gbridos com orbitais at9micos

puros<

7+2erlap8 de orbitais 6Gbridos com outros orbitais6Gbridos<

&eoria da 'igaão de al*nciaFormaão dos orbitais 6Gbridos sp3



Hibridi@aão

"n#lo entre o$ or%itai$ $p3 = 1&',(o


CH4




1&)o e$t* mai$ pr+imo de 1&',(o o de '&o-




+rbitais 6Gbridos ligantes sp3 tem5 cada um5

-IJ de carter : e IJ de carter P<



<

?o ?H35 o orbital 6Gbrido não ligante é maior

Kue um orbital 6Gbrido ligante5 logo ele temmaior carter : (L -IJ)<

;ssim os orbitais 6Gbridos restantes tem maiorcarter P. Por esta ra@ão o Angulo de ligaãopode ser menor do Kue 1"B5Io.


Formaão dos orbitais 6Gbridos sp-




Formaão dos orbitais 6Gbridos sp






$p3

d $p3

d2


'iga>es multiplas

− Hibridi@aão sp- do tomo de carbono



p

Hibridaão

Promoão de um

elétron


-p@



-sp-


tileno



&eoria da 'igaão de al*ncia 'igaão pi (π)

−

Densidade eletr9nica situada acima e abai!o doplano contendo os ncleos.



p

'igaão sigma (σ)

− Densidade eletr9nica situada entre os dois ncleosdos tomos em ligaão.


− Hibridi@aão sp do tomo de carbono



Hibridaão

Promoão de um

elétron


A/etileno



Teoria dos Orbitais Moleculares

Interferência

construtiva

Interferência

destrutiva



Interferência construtiva

Ψ1sa + Ψ 1s

bσ 1s ligante



Interferência destrutiva

Ψ1sa − Ψ 1s

b σ 1s* antiligante

Elétrons nestes orbitais estabilizam a molécula

Elétrons nestes orbitais desestabilizam a molécula

H H

H2



Ha

Hb

Diagrama de energia do H2


Ψ 2!a

+ Ψ 2!b

σ 2! ligante




Ψ 2!a

− Ψ 2!b

σ∗ 2! antiligante


Ψ 2za

+ Ψ 2zb

π 2z ligante




Ψ 2za

− Ψ 2zb

π∗ 2z antiligante



Diagrama de energia ara "2# $

2 e %

2



Orbitais moleculares deslocalizados podem serestendidos além de dois núcleos

"enzeno



"enzeno

$arbonato

&iga,-o met.lica













/roriedades met.licas

Alta refletividade0 elétrons realizam transi,-o ara

nveis acima do de fermi absorvendo luz e aemitem em seguida# no mesmo comrimento deonda devido a sua imediata transi,-o de volta



onda# devido a sua imediata transi,-o de volta

Condutividade térmica e elétrica0 movimentoeletr3nico na banda de condu,-o

Capacidade de deformação0 movimento eletr3nicoermite o rearran4o dos elétrons a5s a alica,-ode tens-o mec6nica de modo a manter os .tomosligados7

Forças Dipolo-Dipolo

Orientation of Polar Molecules in a Solid

Orientação de moléculas polares em um sólido



E α 1/r 3

Forças on-Dipolo

!on-Dipole !nteraction



E α 1/r "

Forças on-Dipolo

!nteração

fraca



!nteraçãoforte

Forças on-Dipolo



#i$ação %idro$&nio

Estrutura 3-D



do $elo

E α 1/r 3

Forças de 'urta Dist(ncia

E α 1/r )Dipolo induzido

Cátion



E α 1/r *

Dipolo instantâneo-Dipolo induzido

DipoloDipolo induzido

Pontos de e+ulição de al$unscloretos ,o'



LiCl 1380 BeCl2 490 BCl3 12 CCl4 76

NaCl 1440 MgCl2 1400 AlCl3 183 SiCl4 57

KCl 1380 CaCl2 1600 ScCl3 1000 TiCl4 136

Compostos de Coordenação

Um composto de coordenação consiste de um

íon complexo e um contra íon; Um íon complexo contém um cátion metálico



ligado a moléculas e íons.

As moléculas e íons ligados ao cátion metálicosão conhecidos como ligantes;

Um ligante tem no mínimo um par de elétronslivre.



O átomo no ligante que realiza ligação com ometal é o átomo doador.

Ligantes monodentados



Ligantes identados

Ligante polidentado



!omple"o de chumo com #$%A

O n&mero de átomos doadores ao redor docátion metálico é o número de coordenação



'!() '!(* '!(* '!(+ Linear %etraédrica ,uadrado -lano Octaédrica

someriasomeria estrutural/ !ompostos tem di0erentes

ligaç1es

– someria de ligação/ Ligante é capaz decoordenar o metal de duas 0ormas di0erentes;



;

• Exemplos: Ligantes 'O)2 e 3!'2

– someria de es0era de coordenação/ $i0erençasquanto a alguns ligantes poderem estar ou nãona es0era de coordenação

• Exemplo: !omposto !r!l456)O7+

8!r56)O7

+9!l

4 8!r56

)O7

:!l9!l

).6

)O 8!r56

)O7

*!l

)9!l.)6

)O

someria

#stereoisomeria/ !ompostos tem as mesmas

ligaç1es mas di0erem nos arranos espaciais



– someria geométrico/ #struturas não são aimagem especular uma da outra

–

someria <tica/ #struturas são a imagemespecular uma da outra e não sãosuperponíveis.



,uiral Aquiral

Ligação química emcompostos de coordenação



%eoria do campo cristalino

• #létrons d do íon metálico sentem uma

repulsão dos ligantes;• Ligantes são pontos negativos de carga;



• -rimeira etapa/ os cinco oritais d aumentam

em energia pela presença das cargaspontuais;

• 3egunda etapa/ para a apro"imação de seisligantes pelos ei"os cartesianos= há um

desdoramento de campo > quera dadegeneresc?ncia dos oritais d.

!ampo cristalino octaédrico







!ampo 0raco !ampo 0orte

Alto spin @ai"o spin

d 4

d 5



d

d 6

d 7

8!o+942 > -aramagnético

8!o5!'7+942 > $iamagnético

3érie espectroquímica

!ampo 0raco !ampo 0orte

Alto spin @ai"o spinOutros fatores que afetamo campo:



Estado de oxidação doíon central;

O tipo de campo;

A configuração eletrônicado íon central.

!ampo cristalino tetraédrico



!ampo cristalino quadrado plano



Aplicaç1es• 3istemas iol<gicos



Aplicaç1es• %erapia anti2cBncer > !isplatina



Aplicaç1es• !atálise





'omenclatura• !omple"o

–

Ligantes são escritos primeiro; – O no de o"idação do átomo central é escrito no

0inal do nome = com numeral romano e entre



par?nteses;

– !om mais de um tipo de ligante/• Os neutros são escritos depois

• Despeita2se a ordem al0aética

– #m comple"os aniEnicos= é colocada aterminação 2ato= ap<s o nome do íon.

– 6)O > aquo; '6

42F amin

Estequiometria



Lei da Conservação da Massa

Antonie Lavoisier (1789)

“Podemos formula-la como uma máximaincontestável que em todas as o!era"#esartificiais e naturais nada se cria$ existe a



mesma quantidade de mat%ria antes e de!ois do

ex!erimento&

'

A massa total de uma sust*ncia !resente ao final de

uma rea"+o qu,mica % a mesma massa total do in,cio da

Micro Macro

tomos e mol%culas .ramas

/assa at0mica a massa relativa a um átomo→

ex!ressa em unidade de massa (u )$



/assa molecular a soma das massas at0micas dos→

átomos da f2rmula qu,mica de uma sust*ncia etam%m % ex!ressa em unidade de massa (u )$

1u 3 144564874 x 15-.ramas

Por defini"+o1 átomo de 1: 1→ u

Lítio natural é composto de 7,42 % de 6Li (6,015

u) e de 92,58% de 7Li (7,016 u)

Loo a massa at!mica ponderada do lítio é a



seuinte"

6,941 u

#assa at!mica média



1 mol é a $uantidade de sust&ncia $ue contémtantos o'etos (tomos ou moléculas) $uanto

nmeros de tomos em e*atamente 12 ramasde 12+ isotopicamente puro



N A -mero de ./orado

.medeo ./orado

Massa molar a massa em ramas de 1 molde certa sust&ncia, e*pressa em ramas por mol

(mol)

A massa molar (em .;mol) de uma sust*ncia %

sem!re numericamente i.ual a sua massa



sem!re numericamente i.ual a sua massa

molecular ( em u)

1 mol 1: 3 155 . de 1:

1 mol de l,tio 3 <91 . de Li

1 mol de"



ramas #ols3rmulasunitrias



unitrias

semassamolar

se no de ./orado

uantos tomos em 0,551 depotssio



+alcule a $uantidade de matéria em 5,:80 de +6;12<6

1 mol de +6;

12<

6 180

-o mols de +6;

12<

6 = 5,:80 * 1 mol

180



0,02989 mols

uantas moléculas em 5,2: de+6;12<6

1 mol de +6;

12<

6 180

1 mol 6,022 * 102: moléculas de +6;

12<

6

-o moléculas de + ; < = 5 2: * 1 mol *



-o moléculas de +6;

12<

6 = 5,2: * 1 mol *

180 * 6,022 * 102: moléculas1 mol

1,75 * 1022 moléculas

+alcule a massa em ramas de 0,4:: molde nitrato de clcio

1 mol de +a(-<:)

2 164,1

#assa de +a(-<:)

2 = 0,4:: mol * 164,1

1 mol



71,1 de +a(-<:)2

Composição percentual (%) a porcentaemem massa de cada elemento em um composto

% = n * massa at!mica do elemento * 100% #assa molar do composto



sendo n o nmero de mols do elemento em ummol do composto

+alcule a composi>?o percentual em massa

dos elementos ;,< e @ no cidoortoAosArico (;

:@<

4)

1 mol de ;:@<

4 97,99

%; = :*(1,008 ) * 100% = :,086% 97,99



%@ = :0,97 * 100% = :1,61% 97,99

%< = 4*(16,00 ) * 100% = 65,:1%

97,99

Fórmula mínima → BiC o nmero relati/o detomos de cada elemento $ue ela contém

@orcentaem

em massados

elementos

3rmulamínima



ramas decada

elemento

Dupor 100 de amostra

se massasat!micas

#ols decada

elemento

+alcular raC?o molar

< cido ascrico é constituído por 40,92% de

carono (+), 4,58% de idroEnio (;) e 54,50%de o*iEnio (<) Betermine sua Armula mínima

Fm 100 de cido ascrico, 40,92 de +, 4,58

de ; e 54,50 de < Loo a propor>?o relati/a doselementos é dada utiliCando a massa molar de cadaelemento"



no

mols de + na Armula min = 40,92 * 1 mol = :,41 12,00

nomols de ; na Armula min = 4,58 * 1 mol = 4,54 1,008

nomols de < na Armula min = 54,50 * 1 mol = :,41 16,00

.ora, di/ideGse os /alores de no de mols otidos pelo

menor (:,41)"

+" :,41 = 1 ;" 4,54 = 1,:: <" :,41 = 1 :,41 :,41 :,41

Besta Aorma otemGse a seuinte propor>?o entre oselementos $ue compHem o cido ascrico"

+1;

1,::<

1



@ara se oter a Armula mínima, recorreGse ao métodode tentati/a e erro para transAormar 1,:: em nmerointeiro .o multiplicarmos por :, otémGse :,99 I4assim multiplicamGse tamém os suscritos do carono

e o*iEnio, de Aorma $ue a Armula mínima Aica"

+:;

4<

:

Betermina>?o da Armula mínima

.nlise elementar



Fórmula molecular <tida a partir da Armula

mínima pela multiplica>?o dos índices inAerioresda Armula mínima por um nmero inteiro

Fste nmero inteiro é otido comparandoGse a massa da

Armula mínima com a massa molecular@ara o cido ascrico, a massa da Armula mínima é de88,0 u en$uanto $ue a massa molecular e*perimental éd 176 . i A d 176 2 tE



de 176 u .ssim AaCendo 176 u =2, otEmGse o numero88,0 u

inteiro necessrio para oten>?o da Armula molecularLoo esta é dada como

C6H8O6

Fspectrometria de massas



m processo em $ue uma ou mais sust&ncia é

transAormada em uma ou mais sust&ncias é umareação química

ma equação química utiliCa símolos $uímicos

para mostrar o $ue ocorre na rea>?o $uímica



Jalanceamento de e$ua>Hes$uímicas

• Fscre/er as Armulas corretas dos reaentes no ladoes$uerdo e as Armulas corretas dos produtos no

lado direitoK



• #ude os nmeros na Arente das Armulas (oscoeAicientes) para AaCer com $ue o nmero detomos de cada elemento se'a o mesmo nos doislados da e$ua>?o -?o mude os suscritos

E NÃO


• Jalanceie primeiro os elementos $ue aparecem emum reaente e em um produto

+ome>ar com carono e idroEnio, mas n?o como*iEnio"



o*iEnio"


• Jalanceie os elementos $ue aparecem em dois oumais reaentes ou produtos"

2 4 :



2 4 :

7Loo multiplicaGse <

2 por 72"


• +e$ue com o intuito de /er se o mesmo nmerode tomos de cada elemento a es$uerda e a direita

da e$ua>?o $uímica



• Estequiometria Fstudo $uantitati/o de reaentese produtos em uma rea>?o $uímicaK

Método do mol

Os coeficientes estequiométricos e caa su!st"ncia emuma equação química são equi#alentes aos seus

corresponentes n$meros e mols



+onsidere a seuinte rea>?o"

De 209 ramas de metanol s?o utiliCados na

comust?o $ual massa de ua é produCida 2 mols de metanol s?o este$uiometricamente

e$ui/alentes a 4 mols de ua



&ea'ente limitante +onsumido em primeiro

luar em uma rea>?o $uímica . $uantidade m*ima de produto Aormado depende da

$uantidade inicial deste reaente

eaente em e*cesso



Fm um processo, 124 de .l reaem com

601 de 3e2<: +alcule a massa de .l2<: Aormada

#assa molar .l = 27 K #assa molar .l2<: = 102 #assa molar

3e

2<

: = 160

no mols .l = 124 * 1 mol = 4 60 mols



no mols .l = 124 * 1 mol = 4,60 mols 27 no mols 3e

2<

: = 601 * 1 mol = :,75 mols

160 aC?o coeA Fste$uiométricos .l = 2

3e2<:

aC?o no mols .l = 4,60 = 1,22 =M3e

2<

::,75

Loo o .l é oreaente limitante

2 mols .l s?o este$uiometricamente e$ui/alentes a 1mol de .l2<

:

#assa .l2

<:

= 4,60 mols .l * 1 mol .l2

<:

* 102 .l2

<:

2 mols .l 1 mol .l

2<

:

2:4 de .l <



2:4 de .l2

<:

endimento percentual &enimento teórico uantidade de produto

Aormada calculada $uando todo reaente limitanteAoi consumidoK

&enimento real uantidade de produto de Aatootida em uma rea>?oK



endimento percentual = * 100%



Química NuclearNúmero de massa

Número atômico

Símbolo do elemento

Número de massa = Número de prótons + Número de neutrons

Número atômico = Número de prótons



partícula a

n/p grande

Decaimentobeta

X



N ú m er o d e

n e u t r on s Número de prótons

n/p pequeno

Decaímento de pósitron ou captura K

Y



E n er gi a d el i g a ç ã on u c l e

Número de massa

Reator de fissão nuclearBlindagem

Blindagem

VaporPara a turbina

Água



BombaBarra de controleUranio

Reator de fusão nuclear (Tokamak )



MagnetoPlasma

Radioisótopos em medicina●

131I, t1/2=14,8 h, emissor beta, atividade datiróide;

●

123I, t1/2=13,3 h, emissor de



raios gama, diagnóstico porimagem (cérebro);

● 18F, t1/2=1,8 h, emissor de pósitron, tomografiapor emissão de pósitron

Documents

Quimica Geral I