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LIGACAO DE HIDROGENIO

Posted by o nerd da quimica on March 30, 2012 at 2:20 PM

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O íon bifluoreto (HF2(-)) é um sistema formado por uma molécula de ácido fluorídrico (HF) mais um íon fluoreto (F(-)), contendo uma ligação covalente (representada por um traço) e uma ligação de hidrogênio muito forte (representada por "::::") que formam um híbrido de ressonância entre si. Esta é a ligação de hidrogênio mais forte conhecida, quase tão forte quanto uma ligação covalente normal, de modo que o átomo de hidrogênio fica exatamente a meio caminho entre os átomos de flúor.

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A ocorrência de ligações de hidrogênio é responsável pela formação do complexo não-covalente estável cianurato de melamina.

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Muitos estudantes de Química questionam sobre o tema das Ligações de Hidrogênio. Alguns não compreendem porque ela ocorre nem no que consiste. Outros ficam perplexos, ao confundí-la com uma ligação química comum ("mas como ela acontece, se o H pode fazer só uma ligação?") Na verdade, há uma explicação para este tipo de ligação, que intriga muitos estudantes. 

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A ocorrência de ligações de hidrogênio é responsável pela extrema resistência da poliamida conhecida como Kevlar, um composto 7 vezes mais resistente que o aço muito usado em coletes à prova de balas. 

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A Ligação de Hidrogênio é um tipo de interação intermolecular (entre moléculas) particularmente intensa, que ocorre quando, em um determinado composto, temos um átomo de hidrogênio ligado a um átomo de um elemento pequeno e muito eletronegativo, tal como o nitrogênio (N), o oxigênio (O) e o flúor (F). Ela é responsável pelos pontos de fusão e ebulição anormalmente altos de compostos como a amônia (NH3), água (H2O) e ácido fluorídrico (HF) em comparação com compostos análogos dos outros elementos de seus respectivos grupos. Por causa dela a água é líquida à temperatura ambiente, e todas as suas propriedades, muitas das quais anômalas quando comparadas a outros líquidos, estão intimamente ligadas à ocorrência dessas interações. Esta interação é única do hidrogênio e ocorre devido a algumas propriedades particulares desse elemento.

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Os pontos de fusão e ebulição de hidretos dos elementos do bloco p da tabela periódica aumentam com o aumento de sua massa molecular. Entretanto, os compostos dos primeiros membros das famílias 5A, 6A e 7A não seguem esta tendência: embora tenham as menores massas moleculares, possuem pontos de fusão e ebulição mais altos que os outros hidretos dos outros membros de cada família. A explicação para essa aparente anomalia está na ocorrência das ligações de H: só os membros mais leves dessas famílias (átomos pequenos e muito eletronegativos) a formam, de modo que as interações entre as moléculas são mais fortes e por isso seus hidretos possuem PF e PE mais elevados. Note que o metano (CH4) segue a tendência natural prevista, uma vez que o carbono não forma ligações de hidrogênio.

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Dímeros de ácidos carboxílicos ocorrem no estado gasoso.

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--> POR QUE ELA OCORRE:

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O átomo de hidrogênio é o único átomo participante de compostos que só possui uma única camada de elétrons (a camada K) que é ao mesmo tempo a primeira e última e possui um único elétron. A camada K se completa com 2 elétrons, de modo que, para atingir a estabilidade química, o H precisa ganhar ou compartilhar 1 elétron de outro átomo. Ao se ligar a um elemento muito eletronegativo, tal como o N, o O e o F, seu único elétron fica tão afastado na direção do átomo eletronegativo que o próton que compõe seu núcleo fica praticamente nu. Deste modo, a forte carga positiva do próton de seu núcleo fica muito exposta e acaba interagindo com a eletrosfera dos átomos vizinhos, de forma parecida com uma ligação iônica Isso acontece porque o hidrogênio, diferentemente dos outros átomos, não possui outras camadas de elétrons entre a camada de valência e o núcleo atômico para "amortecer" a carga positiva do núcleo. Isso gera um enorme efeito polarizante nesse hidrogênio.

Para reduzir a tensão gerada, o átomo de H envolvido em ligações com N, O ou F interage fortemente com a eletrosfera de átomos vizinhos (mas sem se ligar covalentemente a eles), de modo a "cobrir" parcialmente o próton quase exposto de seu núcleo. Esse efeito é ainda mais pronunciado se o átomo com o qual o hidrogênio interage for um átomo pequeno e muito eletronegativo, pois num átomo pequeno esses elétrons estão mais localizados, se encontram confinados em uma camada menos volumosa e por isso interagem mais facilmente. Se o átomo for muito grande, os elétrons de valência estão mais "espalhados" pela volumosa camada de valência desse átomo, dificultando a interação. É por isso que o átomo de cloro, embora seja tão eletronegativo quanto o nitrogênio, não forma ligações de hidrogênio.

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Consequentemente, haverá uma interação eletrostática entre o átomo de H com forte carga parcial positiva com os elétrons não-ligantes do outro átomo participante. A ligação de hidrogênio pode ser considerada um caso particularmente intenso de interação dipolo-dipolo permanente. Devido ao pequeno tamanho, o átomo de H se aproxima bastante do outro átomo, o que, combinado com a forte atração entre o próton do H e os elétrons do outro átomo, faz com que esta seja a interação mais forte entre as moléculas.

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(Fonte: Ligação de Hidrogênio-Wikipédia (parte que eu mesmo adicionei na edição)). 

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A ocorrência de ligações de hidrogênio intramoleculares é responsável pela insolubilidade da bilirrubina em água, embora compostos análogos sejam relativamente solúveis. Isto ocorre porque há uma interação entre os grupos carboxila e amina, que "esconde" os grupos polares do contato com a água, fazendo com que a parte apolar (anéis e ramificações) fique exposta. Como a parte polar da molécula (que interage com H2O) não está acessível, a água não pode interagir e a molécula passa a ser insolúvel.

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A ocorrência de ligações de hidrogênio é responsável por estabilizar as estruturas secundárias (ou terciárias e quartenárias) de algumas proteínas. Elas são responsáveis pelo aspecto fibroso e pela resistência da fibroína (foto), a proteína que constitui a seda e a teia de aranha.

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Este tipo de interação molecular é de fundamental importância para a vida, uma vez que diversos compostos bioquímicos importantes, como as proteínas, a celulose (veja esta imagem) e ácidos nucléicos, possuem suas estruturas estabilizadas por pontes de H. Se a água, por exemplo, não apresentasse ligações de hidrogênio, seu ponto de ebulição seria de cerca de -100ºC, ou seja, 200 graus abaixo de seu ponto de ebulição verdadeiro de +100ºC.

Consequentemente, a vida a qual conhecemos não seria possível na Terra. Estas interações mantém as cadeias de DNA unidas, mantêm a água no estado líquido e a tornam um solvente tão poderoso e estão relacionadas também com o elevado calor específico  da água, que faz dela um excelente regulador térmico, importante na manutenção da temperatura do nosso corpo e até mesmo a de todo o planeta. Se não fosse pela água dos oceanos e do ar, a Terra seria um mundo estéril no qual durante o dia seria extremamente quente e durante a noite apresentaria temperaturas congelantes. Que diferença faz as ligações de hidrogênio!

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As ligações de hidrogênio são responsáveis pelo emparelhamento correto das bases do DNA, uma propriedade fundamental para a hereditariedade e também para estabilização da estrutura de dupla hélice do DNA.

 

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O NERD DA QUÍMICA, Nova Venécia - ES

Categories: Explicações sobre química

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3 Comments

Reply Janaina Marques
2:43 PM on November 13, 2013 
Preciso fazer um trabalho de Qumica para amanh e no estou conseguindo fazer as ligaes qumicas.
Que so elas :
cidos
1. HClO4- cido perclrico
2. HClO3- cido clrico
3. HClO2- cido cloroso
4. HClO- cido hipocloroso
5. HCl- cido clordrico
6. H2SO4- cido sulfrico
7. H3PO4- cido fosfrico
8. H2S- cido sulfdrico
9. HNO3- cido ntrico
10. H2CO3- cido carbnico

Bases
1. KOH - Hidrxidode potssio

2. NaOH- Hidrxido de sdio

3. Ca(OH)2 - Hidrxido de clcio

4. Mg(OH)2 - Hidrxido de magnsio

5. NH4OH - Hidrxido de amnio

6. Ba(OH)2 - Hidrxido de brio

7. Fe(OH)2 - Hidrxido de Ferro II ou ferroso

8. Fe(OH)3 - Hidrxido de Ferro III ou frrico

9. al(oh)3-hidrxido de alumnio

10. pb(oh)4-hidrxido de chumbo iv ou plmbico






Sais
1. Al(OH)2ClO4 = perclorato dibasico de alumino
2. Ca(NO2)2 - nitrito de calcio
3. NaCl = cloreto de sodio
4. FeI = iodeto ferrico
5. RbCl = cloreto de rubidio
6. Sr(NO3)2 - nitrato de estroncio
7. Pb(CO3)2 = carbonato de chumbo
8. ZnCl2 = cloreto de zinco
9. NaBr = brometo de sodio
10. KF = fluoreto de potassio

Se possvel ajude-me
Reply Thais Emanuelle
7:15 PM on January 23, 2014 
Ol, boa noite!
Estou tentando ajudar meu irmo a fazer o trabalho de recuperao dele, mas encontrei certa nestas questes...

Que tipo de de ligao pode ocorrer entre o boro (z=5) e o enxofre (z=16) Faa a representao desta ligao.


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Encontre os produtos formados pelas reaes abaixo

BaO2 + 2H2O -
OXIDO BASE

IO3 + H2O -
OXIDO ACIDO

MgO + H2O-
OXIDO BASE

NO + 2H2O-
OXIDO ACIDO

Desde de j agradeo

Att,

Thais

P.s. Adorei seu blog, ta me ajudando demais.
Reply Alana
2:19 PM on September 17, 2015 
Ol, sou 2 ano EM e tenho uma trabalho sobre a combusto da gasolina. S que meu professor no explicou muito bem. Gostaria de saber sobre o assunto. Junto com este tema, ele colocou essas anotaes: dados de delta H, Ea diagrama "Hx processo de forma contextualizada. Voc poderia me ajudar? Agradeo desde j