Como comparar os tamanhos dos atomos do hidrgenio

As forças intermoleculares são forças de atração eletrostática que têm por função realizar a união de moléculas (compostos moleculares), mantendo-as no estado sólido ou líquido. Elas são extremamente importantes, haja vista que determinam todas as propriedades físicas (ponto de fusão, ponto de ebulição, densidade e solubilidade) das substâncias.

Neste texto vamos estudar a relação entre as forças intermoleculares e o ponto de ebulição das substâncias. Inicialmente vamos relembrar três importantes tipos de forças intermoleculares, que são:

♦ Dipolo-dipolo: é a força que ocorre em moléculas polares. Como essas moléculas apresentam polo positivo e negativo, a força dipolo-dipolo baseia-se na atração entre a extremidade positiva de uma molécula e a extremidade negativa de outra. Exemplos: HCl, HBr, SO2 e PH3

♦ Dipolo induzido: é a força intermolecular que ocorre apenas em moléculas apolares (não possuem polos). Quando duas moléculas apolares aproximam-se, ocorre uma deformação momentânea de suas nuvens eletrônicas, o que provoca um desequilíbrio nos elétrons da molécula, que se distribuem de forma diferente por ela. Nesse momento, um dipolo momentâneo é criado, e a molécula passa a ter momentaneamente polo positivo e negativo, o que ocasiona a atração. Exemplos: CO2, CH4 e BH3

♦ Ligações de Hidrogênio: é a força intermolecular que ocorre em moléculas polares, porém apenas naquelas que apresentem obrigatoriamente átomos de hidrogênio ligados diretamente com átomos de flúor, oxigênio ou nitrogênio. Pode ser considerada uma força dipolo-dipolo, mas de muito maior intensidade. A interação sempre ocorre entre o hidrogênio de uma molécula e o átomo diferente (F, O, N) de outra molécula. Exemplos: H2O, NH3 e HF

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Relembradas as três forças intermoleculares, podemos agora relacioná-las com o ponto de ebulição das substâncias. Denomina-se ponto de ebulição a temperatura na qual as moléculas de uma determinada substância deixam de estar no estado líquido (têm suas forças intermoleculares rompidas) e passam para o estado gasoso. O detalhe interessante é o de que as forças intermoleculares e o ponto de ebulição de substâncias apresentam uma relação muito intensa e direta, já que, quanto mais intensa for a força intermolecular, maior será o ponto de ebulição. A ordem de intensidade das forças intermoleculares é:

Dipolo induzido < Dipolo-dipolo < Ligações de hidrogênio

Assim, podemos concluir que as moléculas que apresentam ligações de hidrogênio como força de interação possuem pontos de ebulições mais altos que as que possuem dipolo-dipolo e assim por diante. O quadro a seguir apresenta três substâncias e os valores de seus pontos de ebulição:

Observamos na tabela que o HF apresenta maior ponto de ebulição, pois suas moléculas estão unidas por ligações de Hidrogênio. A substância F2 apresenta o menor ponto de ebulição, uma vez que suas moléculas são atraídas por dipolo induzido.

Por Me. Diogo Lopes Dias

O raio atômico (r) costuma ser definido como a metade da distância existente entre dois núcleos de átomos vizinhos, conforme a figura abaixo representa:

O raio atômico diferencia-se de um átomo para o outro de acordo com a sua família e período na Tabela Periódica. Com respeito a elementos pertencentes à uma mesma família, o seu raio atômico aumenta de acordo com o aumento do número atômico, ou seja, de cima para baixo. Pois, neste sentido, significa que de um átomo para o outro aumentou um nível energético ou camada eletrônica, por isso o seu raio aumenta proporcionalmente.

Já no que diz respeito à elemento em um mesmo período, ou seja, na horizontal, o raio aumenta da direita para a esquerda, ou de acordo com a diminuição do número atômico. Isto ocorre em razão de todos possuírem o mesmo número de camadas, o que diferencia é a quantidade de elétrons nessas camadas, e quanto mais elétrons maior será a atração pelo núcleo, diminuindo assim o raio do átomo.

No entanto, o raio atômico pode variar de acordo com a ligação que é feita. Vejamos como isso ocorre:

*Ligação Iônica: Se o átomo formar um cátion, o raio atômico irá diminuir, pois perdendo um ou mais elétrons o núcleo atrairá mais intensamente os elétrons. Agora, se formar um ânion, ou seja, ganhar elétrons, o raio do átomo irá aumentar, pois a carga total da eletrosfera irá ficar maior que a carga total do núcleo, diminuindo sua atração. Quanto mais elétrons ganhar, ou perder, maior será também a variação do tamanho do raio.

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Além disso, numa série de íons isoeletrônicos, que possuem a mesma quantidade de elétrons e de níveis de energia, terá maior raio o íon  que tiver menor número atômico. Por exemplo, os íons 13Al3+, 12Mg2+, 11Na1+, 9F-1, 8O2- e 7N-3, todos possuem 10 elétrons e 2 níveis eletrônicos. Mas, o que possui maior raio é o 7N-3, porque ele possui o menor número atômico (Z= 7).

*Ligação Covalente: Quando dois átomos realizam uma ligação covalente, se os dois átomos forem iguais, como no caso do gás hidrogênio (H2), pode-se falar em um raio covalente (r), que é a metade do comprimento da ligação (d), isto é, metade da distância que separa os dois núcleos. Porém, se a ligação for feita por átomos diferentes, como no caso do cloreto de hidrogênio (HCl),  o comprimento ou distância (d)  será a soma dos raios covalentes (r1 + r2) dos átomos envolvidos na covalência.

É claro que devemos lembrar que esta questão é muito mais complicada, pois o raio covalente de um átomo pode variar conforme ele venha  a se ligar com outros átomos diferentes.

Por Jennifer Fogaça

Graduada em Química

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O raio atômico é uma propriedade periódica e pode ser definido como a metade da distância entre os núcleos de dois átomos vizinhos de um mesmo elemento.

Medir o tamanho de um átomo é algo muito difícil porque a sua eletrosfera (região onde os elétrons ficam girando ao redor do núcleo) não possui um limite específico. Por isso, a forma mais comum é por meio do raio atômico, em que se considera o átomo como se ele fosse uma esfera (modelo atômico de Dalton).

Lembre-se de que, na Matemática, ao estudar sobre esferas, você aprendeu o que era raio e diâmetro. O raio é a distância compreendida entre o centro e a extremidade da circunferência e é a metade do diâmetro da circunferência, como mostrado a seguir:

Algo similar aplica-se ao conceito de raio atômico. Consideram-se dois átomos de um mesmo elemento químico como esferas que devem estar o mais próximo possível um do outro, sem estarem ligados quimicamente. O raio atômico (r) é a metade da distância (d) entre os dois núcleos desses átomos vizinhos.

Para conseguir essa medida, usa-se a técnica de difração por raios X. Nela, esses raios atravessam uma amostra de um material sólido de um único elemento químico (como um pedaço de ferro, pois ele é sólido e é formado somente por átomos de ferro), e os átomos ou íons que constituem esse material provocam um desvio na trajetória dos raios X. Depois os raios X incidem sobre uma chapa fotográfica e registram a posição dos núcleos dos átomos no material e a distância entre eles. Assim, basta dividir esse valor por dois para obter o raio atômico, que, em geral, é medido em nanômetros (1 nanômetro é igual à bilionésima parte de um metro (10-9 m)).

O raio atômico é uma propriedade periódica porque ele varia periodicamente em função dos números atômicos. Podemos dizer que, na tabela periódica, o raio atômico dos elementos cresce de cima para baixo e da direita para a esquerda:

Para entender porque o aumento do raio atômico segue essa ordem periódica, considere separadamente os elementos de uma mesma família e de um mesmo período:

* Elementos de uma mesma família: De cima para baixo vai aumentando o número de camadas eletrônicas. Por exemplo, na família 1, o hidrogênio possui uma camada, o lítio possui duas camadas, o sódio possui três camadas e assim sucessivamente. Nesse sentido, aumenta também o número atômico e, por isso, o raio do átomo também aumenta.

* Elementos de um mesmo período: Da esquerda para a direita a quantidade de elétrons na camada de valência (camada mais externa ao núcleo) vai aumentando e todos possuem a mesma quantidade de camadas. Por exemplo, o potássio (K) possui quatro camadas eletrônicas e dezenove elétrons, o cálcio (Ca) possui também quatro camadas eletrônicas, mas apresenta vinte elétrons, o escândio (Sc) também possui quatro camadas eletrônicas, mas possui 21 elétrons, e assim por diante. Quando a quantidade de elétrons aumenta, a sua atração pelo núcleo, que é positivo, também aumenta. Assim, nesse sentido, em razão da atração entre o núcleo e a camada de valência, há uma contração do átomo, o que causa a diminuição do raio atômico. É por isso que o átomo cresce no sentido contrário: da direita para a esquerda.

Por Jennifer Fogaça

Graduada em Química

Por Jennifer Rocha Vargas Fogaça