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Curso: Biblioteca de Química > Unidade 9
Lição 3: SólidosSólidos moleculares
Os sólidos moleculares são compostos por moléculas discretas mantidas juntas por forças intermoleculares. Por essas interações serem relativamente fracas, os sólidos moleculares tendem a ser macios e ter de baixos a moderados pontos de fusão. Os sólidos moleculares também são maus condutores de eletricidade porque seus elétrons de valência são mantidos firmemente dentro de cada molécula individual. Versão original criada por Sal Khan.
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Transcrição de vídeo
RKA21MC - Olá, meu amigo(a),
tudo bem com você? Seja muito bem-vindo(a) a mais um
vídeo da Khan Academy Brasil. Neste vídeo, vamos conversar
sobre os sólidos moleculares, mas antes disso vamos fazer uma pequena revisão
sobre os tipos de sólidos que vimos até agora. Nós falamos que no caso dos sólidos iônicos,
nós temos íons formando uma rede, então a gente pode ter íons positivos
aqui e aqui ter íons negativos. Não se esqueça que o negativo é atraído pelo positivo
e o positivo é atraído pelo negativo. Claro, eu estou apenas mostrando uma versão bidimensional dessa rede, mas o que temos é a formação de uma rede tridimensional,
então isso daqui é um sólido iônico. Também vimos sobre sólidos metálicos,
que são sólidos onde temos metais que contribuem com algum
elétron de valência para o mar de elétrons. Assim, o que acaba resultando são vários cátions
positivos que estão em um mar de elétrons, Ah, sim, também falamos
sobre algumas propriedades. Os sólidos metálicos são muito bons em
conduzir eletricidade e, além disso, são maleáveis. Agora, o que acontece
quando temos não metais? Não se esqueça que os não metais, ou ametais,
são esses elementos aqui que estão em amarelo, incluindo o hidrogênio. Ah, também temos os gases nobres, que também
são não metais, mas eles não são reativos. O legal sobre os não metais é que eles podem
formar moléculas uns com os outros. Por exemplo, o iodo pode se ligar a outro iodo
através de uma ligação covalente, assim teríamos uma molécula I₂.
Também temos coisas como o dióxido de carbono, onde cada carbono pode
se ligar a dois oxigênios. Essas moléculas são formadas devido a
ligações covalentes entre não metais. Agora, quando falamos sobre sólidos moleculares, estamos
falando sobre como colocar um monte dessas coisas juntas, então vamos dizer que colocamos um
monte de moléculas de iodo juntas. As forças intermoleculares a uma
temperatura suficientemente baixa são suficientes para manter essas
moléculas juntas em um estado sólido, mas o que eu quero dizer com isso? Isso aqui é a imagem de um iodo sólido, e para
fazer isso basta ter essas moléculas de iodo. Cada uma dessas moléculas é formada por uma
ligação covalente entre dois átomos de iodo, e o motivo de isso ser sólido é porque existem
forças de dispersão suficientes aqui para manter isso. As forças de dispersão de London são
formadas por dipolos temporários a fim de induzir dipolos
em moléculas vizinhas. Por exemplo, vamos supor
que por um breve momento, a gente tenha mais elétrons aqui nessa
extremidade da molécula de iodo, criando com isso uma
carga parcialmente negativa. Isso vai fazer com que alguns dos elétrons aqui
nessa extremidade dessa molécula de iodo vizinha possam ser repelidos por essa carga negativa, e com
isso formarão uma carga parcialmente positiva aqui. Nesse caso aqui, teremos um dipolo temporário
induzindo um dipolo na molécula vizinha. Com isso, eles serão
atraídos um pelo outro. Nós já conversamos sobre essa força de
dispersão de London em outros vídeos, e o detalhe interessante é que a uma
temperatura suficientemente baixa, isso pode manter essa estrutura
de uma forma completamente sólida. Agora, é importante
ressaltar uma coisa aqui, eu continuo dizendo
"temperatura suficientemente baixa". Eu estou falando isso porque,
no caso desses sólidos moleculares, as moléculas não são mantidas juntas
devido às ligações covalentes. A ligação covalente o mantém os
átomos juntos em uma molécula, mas o que mantém as moléculas
juntas e essa força de dispersão, que, inclusive, nesse caso
ela é muito fraca. Devido a essa força de dispersão
ser muito fraca, esses sólidos dos costumam ter
pontos de fusão relativamente baixos. Por exemplo, esse outro sólido bem aqui tem
um ponto de fusão de 113,7 graus Celsius, e eu sei o que você
está pensando agora: "Ei, Isso não é tão baixo, isso é mais alto
que a temperatura em que a água ferve". Além disso, seria bastante desconfortável para
qualquer um de nós experimentar 113 graus Celsius, não é? Mas isso é relativamente baixo quando
você fala em relação a outros sólidos. Pense na temperatura necessária para derreter,
por exemplo, o sal de cozinha. Pense na temperatura que
é preciso para derreter o ferro. Estamos falando de coisas com
centenas de graus em certos sólidos, ou até milhares de graus Celsius
em relação a outros. Sendo assim, esse valor
aqui é realmente baixo. Enfim, como princípio geral, os sólidos moleculares
tendem a ter pontos de fusão relativamente baixos. Agora, deixa eu te fazer
uma outra pergunta: Você acha que esse sólidos serão
bons condutores de eletricidade? Pause o vídeo e pense
um pouco sobre isso. Bem, para ser condutor de eletricidade, de alguma forma
a carga precisa se mover através do sólido. Ao contrário dos sólidos metálicos, aqui não temos um
mar de elétrons que podem simplesmente se mover. Então esses sólidos tendem a ser
péssimos condutores de eletricidade. Bem, que tal agora a gente ver
um outro exemplo de sólido molecular? Isso bem aqui é o dióxido de carbono sólido,
frequentemente conhecido como gelo seco. O que você vê aqui em cada uma dessas
moléculas é um carbono ligado a dois oxigênios. Temos uma ligação dupla
com cada um desses oxigênios, são ligações covalentes que formam
cada uma dessas moléculas, mas o que mantém todas as moléculas atraídas umas
pelas outras são, mais uma vez, essas forças de dispersão. E essas forças entre as moléculas são tão fracas
que o dióxido de carbono sólido nem mesmo derrete, ele não vai para
o estado líquido. Se você aquecer o suficiente para superar essas
forças intermoleculares, essas forças de dispersão, o dióxido de carbono vai sublimar, o que significa que vai
diretamente do estado sólido para o estado gasoso, e ele faz isso em uma temperatura muito baixa,
ele sublima uma a 78,5 graus Celsius negativos. Se você for mexer em gelo seco, eu não
aconselho que você faça isso sem luvas, porque você vai machucar
a sua pele se você tocá-lo. Na verdade, eu fiz isso recentemente
na festa de aniversário do meu filho. A gente estava brincando com gelo seco
e eu posso lhe dizer uma coisa: Você não deve brincar com gelo seco,
porque ele realmente é muito gelado, e nessa temperatura
de -78,5 graus Celsius ele vai sair do sólido sem nem mesmo derreter e passar
para o estado líquido, ele vai direto para o estado de gás. Agora, a última coisa que eu
quero fazer aqui neste vídeo é pensar por que diferentes sólidos moleculares
terão diferentes pontos de fusão. Como sempre, para entender isso
é legal comparar as coisas. Vamos comparar aqui, por exemplo, o
iodo molecular com o cloro molecular. Cada um deles pode
formar um sólido molecular, a gente até já conversou sobre
o iodo aqui no vídeo, não foi? Pensando nessas ideias que conversamos qual desses você acha que formaram um
sólido molecular com o ponto de fusão mais alto? Pause o vídeo e pense sobre isso. Bem, como falamos sobre
cada uma dessas moléculas, elas são formadas por ligações
covalentes entre dois átomos, e o que mantém as moléculas juntas no
estado sólido são essas forças de dispersão. Em outros vídeos, quando a gente conversou
pela primeira vez sobre as forças de dispersão, a gente falou sobre
dipolos temporários e dipolos induzidos, e que eles provavelmente serão formados entre
átomos mais pesados ou moléculas, porque eles têm nuvens de elétrons
maiores e são mais polarizáveis. Então, se você comparar o iodo
com o cloro molecular, você pode ver que o iodo é
claramente feito de átomos de maiores, e é portanto uma molécula maior,
ou seja, é mais polarizável. Ser maior significa
ser mais polarizável, e de um modo geral, ser mais
polarizável significa ser mais forte, ou seja, que tem forças de dispersão
mais fortes e mais intensas. Agora, como lembrete, essas forças
de dispersão estão entre moléculas, cada molécula possui uma
ligação covalente entre dois iodos, e as forças de dispersão
estão entre as moléculas. Agora, pelo fato de ter forças
de dispersão mais fortes, nós esperamos que um
sólido molecular formado por iodo vá ter um ponto de fusão mais alto do que
um sólido molecular formado por cloro, e eu realmente tenho os números aqui. Nós já falamos sobre o ponto de fusão de
um sólido molecular formado por iodo, eu falei que é 113,7 graus Celsius, enquanto o ponto de fusão de um sólido molecular formado
por cloro molecular é de -101,5 graus Celsius, algo que é muito frio. Resumindo, o iodo tem um ponto de fusão mais alto
por causa das forças de dispersão mais fortes, porém, como eu disse, mesmo assim essas
forças de dispersão não são tão fortes. Isso ainda não é uma temperatura alta em comparação
com os pontos de fusão de outros tipos de sólidos, conforme vimos em outros vídeos. Enfim, meu amigo(a), eu espero que você tenha
compreendido tudo direitinho que conversamos aqui, e mais uma vez eu quero deixar para você
um grande abraço e até a próxima!