Sólidos moleculares

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!