Alotropia é um fenômeno químico onde um mesmo elemento forma substâncias simples diferentes. Este fenômeno só ocorre com os elementos Carbono, Oxigênio, Fósforo e Enxofre.
Alótropos do Carbono:
Diamante: Além de ser usado como uma pedra preciosa, na fabricação de jóias, o diamante tem maior importância industrial. São usados como ferramentas de talha ou como perfuradores para materiais de dureza elevada. Nas fábricas o diamante pode ser usado para cortar, tornear e furar alumina, quartzo, vidro e artigos cerâmicos.
Desenho do diamante
Buckministerfulereno (ou fulereno): Muito usado pela medicina e bioquímica. Aplicado como um antiviral, inibindo o acesso de enzimas, atividade anti-oxidante, atividade antimicrobiana e foto clivagem do DNA. A maior dificuldade para seu uso é a repulsão pela água. Desenho:O desenho do Buckministerfulereno é como o de uma bola de futebol, composto por hexágonos e pentágonos.
Desenho de um fulereno
Grafite: A grafite tem várias aplicações industriais, como: tijolos, peças refratárias, catôdo de baterias alcalinas, aditivo na re-carburação do ferro e do aço, lubrificantes, grafites de lápis, refletor de nêutrons em centrais nucleares. É bom condutor de eletricidade. Deixa um traço sobre o papel, pois é facilmente desgastável, por isso é usado em lápis e lapiseiras.
Desenho do grafite
Alótropos do Oxigênio:
O gás oxigênio e ozônio diferem um do outro na atomicidade, isto é, no número de átomos que forma a molécula. Dizemos que o gás oxigênio e o ozônio são as FORMAS ALOTRÓPICAS do elemento químico oxigênio. O oxigênio existe no ar atmosférico, sendo um gás indispensável à nossa respiração. O ozônio é um gás que envolve a atmosfera terrestre, protegendo-nos dos raios ultravioleta do sol. Devido às suas propriedades germicidas, o ozônio é utilizado como purificador da água potável. Gás Oxigênio: Segundo componente mais abundante do ar atmosférico, só é possível realizar combustão com a presença deste gás, inclusive a respiração dos seres vivos.
Gás Ozônio: Existe em maior quantidade numa altitude de 20 km a 40 km. Impede que os raios ultravioleta do Sol cheguem diretamente à Terra. É tóxico se entrar em contato com os seres humanos, causando lesões nos olhos, na pele e no sistema imunológico.
Alótropos do Fósforo:
Fósforo Branco: Substância muito reativa que queima espontaneamente se exposta ao ar (é conservada em água). Já foi usado em bombas incendiárias, durante guerras.
Fósforo Vermelho: Molécula muito grande de Fósforo.
A camada responsável por filtrar os raios ultravioleta
A camada de ozônio é uma espécie de capa composta por gás ozônio (O3), sendo responsável por filtrar cerca de 95% dos raios ultravioleta B (UVB) emitidos pelo Sol que atingem a Terra. Essa camada é de extrema importância para a manutenção da vida terrestre, pois caso ela não existisse, as plantas teriam sua capacidade de fotossíntese reduzida e os casos de câncer de pele, catarata e alergias aumentariam, além de afetar o sistema imunológico.
A degradação da camada de ozônio é um dos grandes problemas da atualidade. Esse fenômeno é conhecido como "buraco na camada de ozônio", no entanto, não ocorre a formação de buracos e sim a rarefação dessa camada, que fica mais fina, permitindo que uma maior quantidade de raios ultravioleta atinja a Terra.
Em determinadas épocas do ano ocorrem reações químicas na atmosfera, tornando a camada de ozônio mais fina, mas logo ela volta a sua forma original. Contudo, as atividades humanas têm agravado esse processo, principalmente através das emissões de substâncias químicas halogenadas artificiais, com destaque para os clorofluorcarbonos (CFCs).
Essas substâncias reagem com as moléculas de ozônio estratosférico e contribuem para o seu esgotamento. Em 1987, visando evitar esse desastre, 47 países assinaram um documento chamado Protocolo de Montreal, que passou a vigorar em 1989. Esse Protocolo tem por objetivo reduzir a emissão de substâncias nocivas à camada de ozônio.
O resultado tem surtido alguns efeitos positivos, visto que vários países pararam de fabricar o gás clorofluorcarbono (CFC), havendo uma queda de aproximadamente 80% no consumo mundial de CFC. No entanto, essa medida não é suficiente para proteger a camada de ozônio.
Curiosidade: o Dia Internacional para a Preservação da Camada de Ozônio é comemorado em 16 de setembro.
O diamante compõe utensílios usados pelos dentistas.
Existe algo mais duro que um diamante? Se você ainda não tem uma noção da dureza deste material, imagine-se sentado na cadeira de seu dentista. Ele pega uma broca para fazer restauração e começa a tocá-la na superfície de seus dentes, estes por sua vez, vão se esculpindo conforme o aparelho vai sendo usado. Mas o que torna as brocas tão resistentes?
As brocas usadas no tratamento de seus dentes são diamantadas, possuem minúsculos cristais de diamante que permitem ao objeto, retirar porções careadas de seus dentes. Portanto, não há dente que resista à tamanha dureza. Vamos agora saber sobre a química dos diamantes?
Os diamantes são compostos formados unicamente por carbono (C), sendo que estes se ligam por meio de ligações covalentes. Como o carbono é tetravalente, quer dizer então que cada átomo de C se liga a outros quatro, covalentemente.
Os elétrons compartilhados neste tipo de ligação garantem que os átomos estejam fortemente estruturados, portanto, as ligações dificilmente serão quebradas, daí o porquê da dureza do material.
É o estudo de como os átomos estão distribuídos espacialmente em uma molécula. Esta pode assumir várias formas geométricas, dependendo dos átomos que a compõem. As principais classificações são linear, angular, trigonal plana, piramidal e tetraédrica. É um parâmetro de importância fundamental para a previsão da polaridade de uma molécula.
Como podemos prever a geometria de uma molécula?
A resposta é simples, existe uma técnica relativamente moderna muito utilizada nas últimas décadas, em todo mundo, para prever a geometria de moléculas. Ele se baseia no Modelo da Repulsão dos Pares Eletrônicos da Camada de Valência, as vezes abreviado pela sigla de origem inglesa (VSEPR) valence-shell electron-pair repulsion.
Modelo da Repulsão dos Pares Eletrônicos da Camada de Valência
A Teoria da repulsão dos pares de elétrons da camada de valência, é um modelo químico que busca predizer a geometria molecular por meio da repulsão eletrostática dos elétrons da camada de valência. A teoria da VSEPR parte da premissa de que os pares de elétrons da camada de valência se repelem, adotando maneira tal que minimize essas repulsões, determinando, assim, sua geometria molecular. A teoria de repulsão dos pares eletrônicos da camada de valência é criticada por apresentar resultados de natureza não quantitativa, limitando-se a prever a geometria das moléculas covalentes. Existem, entretanto, estudos mais complexos baseados na VSEPR já desenvolvidos.
Passo-a-passo para determinação da geometria molecular: 1 - Fazer a estrutura de LEWIS 2 - Verificar o número de PL (par de elétrons ligantes) e o número de PNL( par não ligante). 3 - Optar pela geometria onde a repulsão entre os pares seja menor possível. 4 - Cada ligação dupla ou tripla é contada como uma única ligação. 5 - Escolha a disposição geométrica que distribua esses pares de elétrons, assegurando a máxima distância entre eles.
MOLÉCULAS COM 02 ÁTOMOS
A geometria é necessariamente LINEAR, pois não outro arranjo possível.
Essas moléculas serão:
POLARES - quando apresentarem átomos diferentes.
APOLARES - quando apresentarem átomos iguais.
Isso se dá devido à diferença de eletronegatividade entre os átomos.
Exemplos : HCl (polar) e O2 (apolar), respectivamente
MOLÉCULAS COM 03 ÁTOMOS
A geometria pode apresentar-se como:
LINEAR - quando não sobra PNL no átomo central.
Essas moléculas serão:
POLARES - quando apresentarem átomos diferentes ligados ao átomo central.
APOLARES - quando apresentarem átomos iguais ligados ao átomo central.
Exemplos : CO2 (apolar) eHCN (polar), respectivamente.
ANGULAR - quando sobra PNL no átomo central.
Essas moléculas serão POLARES.
Exemplos : H2O, SO2 , respectivamente.
MOLÉCULAS COM 04 ÁTOMOS
A geometria pode apresentar-se como:
TRIGONAL PLANA - quando não sobra PNL.
Essas moléculas serão:
POLARES - quando apresentarem átomos diferentes ligados ao átomo central.
APOLARES - quando apresentarem átomos iguais ligados ao átomo central.
Exemplo : BF3 (apolar)
TRIGONAL PIRAMIDAL - quando sobra 1 PNL.
Essas moléculas serão POLARES.
Exemplo : NH3
EM FORMA DE T - quando sobram 2 PNL.
Essas moléculas serão POLARES.
Exemplo: ClF3
MOLÉCULAS COM 05 ÁTOMOS
A geometria apresenta-se como:
TETRAÉDRICA - quando não sobra PNL.
Essas moléculas serão consideradas:
POLARES - quando apresentarem átomos diferentes ligados ao átomo central.
APOLARES - quando apresentarem átomos iguais ligados ao átomo central.
Exemplo: CH4 (apolar)
GANGORRA - quando sobra PNL.
Essas moléculas serão POLARES.
Exemplo: SF4
MOLÉCULAS COM 06 ÁTOMOS
A geometria apresenta-se como:
BIPIRAMIDAL TRIGONAL
Essas moléculas serão consideradas:
POLARES - quando apresentarem átomos diferentes ligados ao átomo central.
APOLARES - quando apresentarem átomos iguais ligados ao átomo central.
Exemplo: PCl5
MOLÉCULAS COM 07 ÁTOMOS
OCTAÉDRICA Essas moléculas serão consideradas:
POLARES - quando apresentarem átomos diferentes ligados ao átomo central.
APOLARES - quando apresentarem átomos iguais ligados ao átomo central.
Exemplo: SF6
TABELA: FORMAS GEOMÉTRICAS
VÍDEO - GEOMETRIA MOLECULAR
Outra forma de explicar sobre geometria molecular:
Para visualizar e responder os exercícios, clique no link abaixo:
