Como você sabe, a química estuda a estrutura e as propriedades das substâncias, bem como suas transformações mútuas. Um lugar importante na caracterização de compostos químicos é ocupado pela questão de que tipo de partículas eles consistem. Podem ser átomos, íons ou moléculas. Nos sólidos, eles entram nos nós das redes cristalinas. A estrutura molecular tem um número relativamente pequeno de compostos no estado sólido, líquido e gasoso.
Em nosso artigo, daremos exemplos de substâncias que são caracterizadas por redes cristalinas moleculares, e também consideraremos vários tipos de interações intermoleculares características de sólidos, líquidos e gases.
Por que você precisa conhecer a estrutura dos compostos químicos
Em cada ramo do conhecimento humano, pode-se destacar um grupo de leis fundamentais sobre as quais se baseia o desenvolvimento da ciência. em química- esta é a teoria de M. V. Lomonosov e J. D alton, explicando a estrutura atômica e molecular da matéria. Como os cientistas estabeleceram, conhecendo a estrutura interna, é possível prever as propriedades físicas e químicas do composto. Toda a enorme quantidade de substâncias orgânicas sintetizadas artificialmente pelo homem (plásticos, drogas, pesticidas, etc.) têm características e propriedades predeterminadas que são mais valiosas para suas necessidades industriais e domésticas.
O conhecimento sobre as características da estrutura e propriedades dos compostos está em demanda ao realizar seções de controle, testes e exames no curso de química. Por exemplo, na lista proposta de substâncias, encontre as respostas corretas: qual substância tem uma estrutura molecular?
- Zinco.
- Óxido de magnésio.
- Diamante.
- Naftaleno.
A resposta correta é: o zinco tem uma estrutura molecular, assim como o naftaleno.
Forças de interação intermolecular
Foi estabelecido experimentalmente que a estrutura molecular é característica de substâncias com baixo ponto de fusão e baixa dureza. Como explicar a fragilidade das redes cristalinas desses compostos? Como se viu, tudo depende da força da influência conjunta das partículas localizadas em seus nós. Tem uma natureza elétrica e é chamada de interação intermolecular ou forças de van der Waals, que se baseiam na influência de moléculas de cargas opostas - dipolos - umas sobre as outras. Descobriu-se que existem vários mecanismos para a sua formação,dependendo da natureza da própria substância.
Ácidos como compostos de composição molecular
As soluções da maioria dos ácidos, tanto orgânicos quanto inorgânicos, contêm partículas polares que são orientadas uma em relação à outra com polos de cargas opostas. Por exemplo, em uma solução de ácido clorídrico HCl existem dipolos, entre os quais ocorrem interações orientacionais. Com o aumento da temperatura, as moléculas de ácidos clorídrico, bromídrico (HBr) e outros ácidos contendo halogênios têm uma diminuição no efeito de orientação, uma vez que o movimento térmico das partículas interfere na atração mútua. Além das substâncias acima, sacarose, naftaleno, etanol e outros compostos orgânicos possuem estrutura molecular.
Como as partículas carregadas induzidas são produzidas
Anteriormente, consideramos um dos mecanismos de ação das forças de Van der Waals, chamado de interação orientacional. Além de substâncias orgânicas e ácidos contendo halogênio, óxido de hidrogênio, água, possui uma estrutura molecular. Em substâncias constituídas por moléculas não polares, mas propensas à formação de dipolos, como o dióxido de carbono CO2, pode-se observar o aparecimento de partículas carregadas induzidas - dipolos. Sua propriedade mais importante é a capacidade de atrair uns aos outros devido ao aparecimento de forças de atração eletrostáticas.
Estrutura molecular do gás
No subtítulo anterior, mencionamos o dióxido de carbono composto. Cada um de seus átomos cria um campo elétrico em torno de si, que induzpolarização por átomo de uma molécula de dióxido de carbono próxima. Ele se transforma em um dipolo, que, por sua vez, torna-se capaz de polarizar outras partículas de CO2. Como resultado, as moléculas são atraídas umas pelas outras. A interação indutiva também pode ser observada em substâncias constituídas por partículas polares, porém, neste caso, é muito mais fraca que as forças orientacionais de van der Waals.
Interação de dispersão
Tanto os próprios átomos quanto as partículas que os compõem (núcleo, elétrons) são capazes de movimentos rotacionais e oscilatórios contínuos. Isso leva ao aparecimento de dipolos. De acordo com a pesquisa da mecânica quântica, a ocorrência de partículas instantâneas duplamente carregadas ocorre tanto em sólidos quanto em líquidos de forma síncrona, de modo que as extremidades das moléculas localizadas próximas ficam com polos opostos. Isso leva à sua atração eletrostática, chamada de interação de dispersão. É característico de todas as substâncias, exceto aquelas que estão em estado gasoso e cujas moléculas são monoatômicas. No entanto, as forças de van der Waals podem surgir, por exemplo, durante a transição de gases inertes (hélio, neônio) para a fase líquida em baixas temperaturas. Assim, a estrutura molecular de corpos ou líquidos determina sua capacidade de formar vários tipos de interação intermolecular: orientacional, induzida ou de dispersão.
O que é sublimação
Estrutura molecular de um sólido, como cristais de iodo,causa um fenômeno físico tão interessante como a sublimação - volatilização de I2 moléculas na forma de vapores violetas. Ocorre a partir da superfície de uma substância na fase sólida, contornando o estado líquido.
Esta experiência visualmente espetacular é muitas vezes feita nas salas de aula de química da escola para ilustrar as características estruturais das redes de cristais moleculares e propriedades relacionadas dos compostos. Geralmente são baixa dureza, baixo ponto de fusão e ebulição, baixa condutividade térmica e elétrica e volatilidade.
Uso prático do conhecimento sobre a estrutura das substâncias
Como vimos, uma certa correlação pode ser estabelecida entre o tipo de rede cristalina, estrutura e propriedades do composto. Portanto, se as características de uma substância são conhecidas, é bastante fácil prever as características de sua estrutura e composição de partículas: átomos, moléculas ou íons. A informação obtida também pode ser útil se em tarefas de química for necessário selecionar corretamente substâncias que possuem uma estrutura molecular de um determinado grupo de compostos, excluindo aquelas que possuem tipos de redes atômicas ou iônicas.
Resumindo, podemos concluir o seguinte: a estrutura molecular de um corpo sólido, e sua estrutura espacial de reticulados cristalinos, e o arranjo de partículas polarizadas em líquidos e gases são totalmente responsáveis por suas propriedades físicas e químicas. Em termos teóricos, as propriedades dos compostos,contendo dipolos dependem da magnitude das forças de interação intermolecular. Quanto maior a polaridade das moléculas e quanto menor o raio dos átomos que as compõem, mais fortes são as forças de orientação que surgem entre elas. Pelo contrário, quanto maiores os átomos que compõem a molécula, maior o seu momento de dipolo e, portanto, mais significativas as forças de dispersão. Assim, a estrutura molecular de um sólido também afeta as forças de interação entre suas partículas - dipolos.
