Ligação iônica e suas propriedades

Prof. Edson Nossol

Uberlândia, 17/03/2016

Química Geral

•Ligação química: é a força atrativa que mantém dois ou mais

átomos unidos.

•Ligação covalente: resulta

do compartilhamento de elétrons

entre dois átomos

não metal + não metal:

∆c entre 0,3 e 1,6

cCl = 3,0 cBr= 2,8

•Ligação química: é a força atrativa que mantém dois ou mais

átomos unidos.

•Ligação metálica: é a força

atrativa que mantém metais puros

unidos.

metal + metal

cNa= 0,9

•Ligação química: é a força atrativa que mantém dois ou mais

átomos unidos.

•Ligação iônica: resulta da

transferência de elétrons de um

metal para um não-metal.

metal + não metal:

∆c ≥ 2

cCl = 3,0 cNa= 0,9

NaCl CuSO4.5H2O

NiCl2.6H2O K2Cr2O4 CoCl2.6H2O

Ligação iônica

transferência eletrônica

Eletronegatividade (c)

c 1/2 (Ea + EI)

Capacidade de um átomo tem de atrair densidade elétrônica de

outro átomo

Eletronegatividade de Mulliken

Regra do octeto

• Todos os gases nobres, com exceção do He, têm uma

configuração s2p6 (não lábeis).

• A regra do octeto: os átomos tendem a ganhar, perder ou

compartilhar elétrons até que eles estejam rodeados por 8

elétrons de valência (4 pares de elétrons).

• Cuidado: existem várias exceções à regra do octeto.

Símbolos de Lewis

elétrons que participam da ligação

1 2 13 14 15 16 17 18

Na Z= 11 1s2 2s2 2p6 3s1

Cl Z= 17 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5

Símbolos de Lewis

Metal: número total de pontos é o máximo de e- que ele pode perder

1 2 13 14 15 16 17 18

Na Z= 11 1s2 2s2 2p6 3s1

Cl Z= 17 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5

Não -metal: número e- desemparelhados é igual no elétrons ele ganha

Ligação iônica

Fórmula: LiF

O número total de elétrons perdidos pelo metal deve ser o mesmo

do número total de elétrons ganhos pelo não metal

Exercício: Use os diagramas dos orbitais e símbolos de Lewis para

representar a formação da ligação entre os íons Na e O partindo de seus

respectivos átomos, e determine a fórmula do composto.

Ligação iônica

Fórmula: LiF

O número total de elétrons perdidos pelo metal deve ser o mesmo

do número total de elétrons ganhos pelo não metal

Exercício: Use os diagramas dos orbitais e símbolos de Lewis para

representar a formação da ligação entre os íons Mg e Cl partindo de seus

respectivos átomos, e determine a fórmula do composto.

• As configurações eletrônicas podem prever a formação de íon

estável:

• Mg: [Ne]3s2

• Mg+: [Ne]3s1 não estável

• Mg2+: [Ne] estável

• Cl: [Ne]3s23p5

• Cl-: [Ne]3s23p6 = [Ar] estável

Ligação iônica

Ligação iônica

NaCl

-592

147 kJ mol-1

Constante de Madelung

Sólido Número de coordenação

(cátion:ânion)

Constante de Madelung (A)

ZnS 4:4 1,638

NaCl 6:6 1,748

CsCl 8:8 1,763

Expoente de Born

Configuração do íon

Expoente de Born (a)

[He] 1s2 5

[Ne] ou 2s22p6 7

[Ar] ou 3s23p6 9

[Kr] ou 4s24p6 10

[Xe] ou 5s25p6 12

Expoente de Born

𝑈 = 𝐸 + 𝐸𝑟 = 𝐴𝑁𝑞

+𝑞

−𝑒2

4𝜋𝜖𝑟 +

𝑁𝐵

𝑟𝑛

U = energia liberada quando um mol de pares de íons, no estado gasoso, se aproximam

De uma distância infinita até uma distância de equilíbrio para formar um sólido iônico

Máxima atração Mínima repulsão

Expoente de Born

𝑈 = 𝐸 + 𝐸𝑟 = 𝐴𝑁𝑞

+𝑞

−𝑒2

4𝜋𝜖𝑟 +

𝑁𝐵

𝑟𝑛

U = energia liberada quando um mol de pares de íons, no estado gasoso, se aproximam

De uma distância infinita até uma distância de equilíbrio para formar um sólido iônico

𝑈0 = 𝐴𝑁𝑞

+𝑞

−𝑒2

4𝜋𝜖𝑟 + ( 1 -

1

𝑛 )

Propriedades sólidos iônicos

Sólido iônico Retículo de Bravais Ponto de fusão (°C)

Solubilidade em água (mg mL-1)

NaCl cúbico face centrada

801 0,36

KCl cúbico face centrada

770 0,34

MgO cúbico face centrada

2852 0,0000062

𝑈0 = 𝐴𝑁𝑞

+𝑞

−𝑒2

4𝜋𝜖𝑟 + ( 1 -

1

𝑛 )

Propriedades sólidos iônicos

Valores altos de ponto de fusão e ebulição

Propriedades sólidos iônicos

Dureza

força externa

Cargas iguais se repelem

Cristal quebra

Propriedades sólidos iônicos Condutividade

sólido sólido fundido solução

Leis de Kirchhoff

Ciclo de Born-Haber

Formação de um cristal iônico através dos elementos no seus

estados naturais

Princípio de Conservação da Carga Elétrica e no fato de que o potencial elétrico tem o valor original após qualquer percurso

em uma trajetória fechada (sistema não-dissipativo)

Leis de Kirchhoff

Ciclo de Born-Haber

Formação de um cristal iônico através dos elementos no seus

estados naturais

A variação de energia em uma reação química independe do caminho adotado

Ciclo de Born-Haber

Na(s) + Cl2(g) NaCl(s)

Cl- (g) + Na+

(g)

∆Hcristalização

Na(g) e- +

EIenergia ionização

∆Hsublimação Cl(g) + e-

Eaafinidade eletrônica

dissociação

1

2

3

4 5 1/2

Ciclo de Born-Haber NaCl

Reação global

∆Eretículo

∆Eretículo = Energia de formação de um mol de um composto cristalino sólido quando íons na fase gasosa se combinam

Energias de retículo –kJ/mol

Resistência a ablação térmica!

Produção de alumínio

2Al3+ 6e- => 2Al

3O2- + 3/2C => 3/2CO2 + 6e-

300-400000 A

Alumínio

Coletor

0,45 kg C / kg Al

Produção de alumínio

Al2O3 dissolvido em Na3AlF6 (T=960 °C)

Alumínio produzido por redução eletrolítica de Al2O3

40 milhões de toneladas/ano