Forças de Van Der Waals

Momento de Dipolo

O vetor momento de dipolo de uma molécula é dado como o indicador da polaridade da mesma: semelhante a uma pilha (que apresenta dois pólos – negativo e positivo), uma molécula possui regiões onde a diferença de eletronegatividade entre átomos ligantes desloca a nuvem eletrônica para um deles. Isso significa que o par de elétrons compartilhado estará na maior parte do tempo ao redor do mais eletronegativo – na mecânica quântica, diz-se que a densidade de probabilidade de encontrar os elétrons encontra-se maior na região onde a nuvem é mais notável (ao redor do átomo com maior eletronegatividade).

Essas regiões podem ser caracterizadas por uma parte positiva (onde a nuvem eletrônica é menos densa) e uma negativa (onde é mais densa), assim, um vetor pode ser utilizado para representar a diferença de potencial entre esses dois pontos: o vetor nasce no pólo positivo e é direcionado para o negativo.

A molécula é dita polar quando a soma desses vetores produz um vetor resultante de módulo diferente de zero; o contrário vale para uma molécula apolar, onde a soma dos vetores de cada região (delimitada por dois átomos ligantes entre si) resulta num vetor cujo módulo é igual a zero.

Interações Intermoleculares

Dipolo-dipolo

Interações desse tipo são características de substâncias constituídas por moléculas polares, onde o pólo positivo de uma molécula liga-se com o pólo negativo de outra. Assim repetindo-se indefinidas vezes.

Dipolo-dipolo induzido

As interações dipolo permanente – dipolo induzido são observadas quando uma molécula polar deforma a nuvem eletrônica de uma molécula apolar. Assim, induz a formação de um dipolo.

Dipolo instantâneo – dipolo induzido

Os elétrons que constituem a nuvem eletrônica de uma molécula estão em constante movimento, assim, se pudéssemos tirar fotografias dessa nuvem, elas não representariam a mesma imagem.

Ou seja, em moléculas apolares, há possibilidade de tornar-se polar durante um curto período de tempo. Entretanto, esse tempo é o bastante para que deforme a nuvem de outra molécula apolar e induza-a, de modo a formar dois pólos distintos (positivo e negativo). Tendo assim um dipolo induzido.

Verifica-se que a polarizabilidade de uma molécula apolar cresce com o seu tamanho, pois os elétrons da nuvem circundante encontram-se menos atraídos pelo núcleo. Por exemplo: o flúor se encontra no estado gasoso nas CNTP ao ponto que o iodo está no estado sólido.

Como a molécula de iodo é bem maior que a de flúor, é mais facilmente polarizável, assim, mesmo que as duas sejam apolares, as interações dipolo instantâneo – dipolo induzido são mais intensas na primeira substância.

Fontes:
ATKINS, Peter. LORETTA, Jones. Princípios de química: questionando a vida moderna e o meio ambiente; tradução Ricardo Bicca de Alencastro. – 3ª Ed. – Porto Alegre: Bookman, 2006. 968 páginas.

Ligações químicas: iônica , covalente e metálica.

A ligação iônica se forma geralmente entre átomos de metais e não-metais ou entremetal e o hidrogênio. O átomo de metal, com 1, 2 ou 3 elétrons em geral, precisa perder seus elétrons. O átomo de não-metal, geralmente com 5, 6 e 7 elétrons, precisa ganhar elétrons. Para que ambos se estabilizem, eles se juntam na proporção adequada e o átomo de metal cede seu(s) elétron(s) para o átomo de não-metal, até que todos estabilizem seu octeto. Como um átomo perdeu elétrons e o outro ganhou, ocorreu a formação de íons positivos (metal) e íons negativos (não-metal), que se atraem mutuamente e formam um retículo cristalino, de forma que o número de cargas positivas deve cancelar o número de cargas negativas (e vice-versa) para que o composto formado seja eletricamente neutro.

Ligação iônica no cloreto de sódio (NaCl) e óxido de alumínio (Al2O3).

A ligação covalente se forma quando ambos os átomos envolvidos na ligação precisam ganhar elétrons ou têm 4 elétrons na camada de valência. Se forma em geral entre átomos de não-metal e não-metal ou não-metal e hidrogênio (as ligações entre semimetal e não-metal também costumam ser covalentes). Como um átomo não pode tirar elétrons do outro, eles resolvem fazer um "uso comum" dos elétrons que precisam para completar seu octeto. Ocorre a junção das camadas de valência dos átomos envolvidos e no ponto de contato entre eles são compartilhados pares de elétrons, um de um átomo e o outro do outro átomo. Esses elétrons são contados entre os 2 átomos. Eles se juntam na proporção adequada para que o número de elétrons compartilhados satisfaça o octeto de ambos os átomos.

Na ligação metálica, vários átomos de metais (e alguns semimetais) se juntam e perdem ao mesmo tempo seus elétrons. Como eles não podem perder seus elétrons para o nada (se o átomo tentar fazer isso o elétron volta para ele de novo), eles tentam "empurrar" seus elétrons para o átomo mais próximo. Como esse átomo não quer ganhar elétrons (os metais precisam perder), ele tenta jogar esse elétron de volta para o átomo que o "empurrou" para ele. Isso acontece ao mesmo tempo com todos os átomos envolvidos, de forma que basicamente esses elementos tentam perder mutuamente os elétros e formam um retículo composto de cátions com elétrons "soltos" entre eles. Com isso, a maioria desses átomos consegue completar o octeto, embora alguns ainda não se estabilizaram porque o elétron perdido teima em voltar para ele, como um bumerangue. Os átomos envolvidos em ligação metálica continuamente perdem e recuperam seus elétrons, ao mesmo tempo que tentam não recebê-los de volta. Essa ligação geralmente é formada entre metal e metal (ou metal e semimetal), embora compostos verdadeiros originados da reação entre dois metais sejam raros.

Ligação metálica em amostras de alguns metais.