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QUÍMICA GERAL LIGAÇÕES QUÍMICAS Prof. Sérgio Pezzin

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QUÍMICA GERAL

LIGAÇÕES QUÍMICAS

Prof. Sérgio Pezzin

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As ligações químicas e a energia eletrônica

2 átomos de HEtot = 2 x EH

molécula H2

Etot = EH2

Uma ligação química entre dois átomos é formada se o sistema resultante é mais éável (tem uma energia mais baixa) que aquee com os dois átomos separados.

EH2 < 2x EH

Ediss = EH2 - 2x EH

Ediss: energia de dissociação energia de ligação EH2 = 436 kJ/mol

distância de equilíbrioComprimento da ligaçãoro = 74 pm

distância internuclear

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As ligações químicas e a energia eletrônica Uma ligação pode ser dos seguintes tipos:

- por uma transferência completa de um ou mais elétrons: ligação iônica

- se dois átomos compartilham 2 elétrons (cada átomo contribui com um): ligação covalente

- se dois átomos compartilham 2 elétrons (um contribui com 2 e outro com 0): ligação covalente coordenada

- Se todos os átomos compartilham os elétrons entre eles: ligação metálica

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1. As ligações químicas são devidas às configurações dos elétrons de valência dos átomos.

2. A estrutura eletrônica de um átomo é dada por sua posição na tabela periódica.

═> pode-se prever o tipo de ligações químicas que são formadas por um

átomo de pela sua posição na tabela periódica.

As propriedades químicas de um átomo são dadas por sua posição na tabela

periódica

As ligações químicas e a érutura eletrônica des átomos

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As diferenças de eletronegatividade

A capacidade relativa dos átomos de atrair os elétrons de uma ligação química é chamada de eletronegatividade.

atração relativa de cada átomo

O átomo B tem maior

eletronegatividade

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Considere dois átomos A e B, com três possibilidades diferentes:

• 1o caso: um dos átomos tem uma grande tendência de doar elétrons e outro uma grande tendência de aceitá-los, lENABl >> 0 ‘ligação iônica’

• 1o caso: um dos átomos tem uma grande tendência de doar elétrons e outro uma grande tendência de aceitá-los, lENABl >> 0 ‘ligação iônica’

• 2o caso: os dois átomos tendem a aceitar elétrons (ENs altas e comparáveis) eles compartilham dois elétrons ‘ligação covalente’lENABl 0 (ligação covalente não polar); lENABl > 0 (ligação covalente polar)

• 2o caso: os dois átomos tendem a aceitar elétrons (ENs altas e comparáveis) eles compartilham dois elétrons ‘ligação covalente’lENABl 0 (ligação covalente não polar); lENABl > 0 (ligação covalente polar)

• 3o caso: os dois átomos tendem a doar elétrons (têm EN baixa) vários átomos doam seus elétrons de valência formando um mar de elétrons que são compartilhados por todos os átomos lENABl 0 (e EN baixas) ‘ligação metálica’

• 3o caso: os dois átomos tendem a doar elétrons (têm EN baixa) vários átomos doam seus elétrons de valência formando um mar de elétrons que são compartilhados por todos os átomos lENABl 0 (e EN baixas) ‘ligação metálica’

As diferenças de eletronegatividade (EN)

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Quiz1) Que tipo de ligação química ocorre entre dois átomos de cloro? A) iônica B) covalente C) metálica

2) Que tipo de ligação é formada se um átomo de iodo e um átomo de potássio se encontram?

A) iônica B) covalente C) metálica

3) Que tipo de ligação química é presente na molécula Al2? A) covalente B) iônica C) metálica

4) Que tipo de ligação química é presente no alumínio sólido ? A) covalente B) iônica C) metálica

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Quiz (continuação)

5) Que tipo de ligação química é presente no composto BaCl2? A) iônica B) covalente C) metálica

2) Que tipo de ligação química é presente na molécula O3 (ozônio)? A) iônica B) covalente C) metálica

3) Que tipo de ligação química ocorre na molécula CsAu? A) covalente B) iônica C) metálica

4) Que tipo de ligação química é presente no composto CuSn? A) covalente B) iônica C) metálica

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A ligação iônica: transferência completa de elétronsENAB >>0 (entre metais e não-metais)

Reação de alumínio (EN = 1.5) com bromo (EN = 2.8) (EN = 1.3): 2Al + 3Br2 → 2Al3+Br-

3

cristais iônicos

NaCl MgAl2O4

Cu2CO3(OH)2

Al2O3 + CrMnCO3CaF2

Cristalo-gênese

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Energias associadas à formação de compostos iônicos

NaCl(s)Ciclo de Born-Haber para 1 mol de NaCl

Na(s) + ½ Cl2(g)

Hf

Na(g) + ½ Cl2(g)

Hs= +107 kJ/mol

Na(g) + Cl(g)

HD= +122 kJ/mol

Na+(g) + Cl(g) + e-

HI= +496 kJ/molNa+(g) + Cl-(g)

HAE= -349 kJ/mol

HER= -787 kJ/mol

Hf = Hs + HD + HI + HAE +HER

Hf = -411 kJ/mol (exotérmica)

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A energia de retículo

NaCl

Na+

Cl-r

4

6

3

8

2

126

4 0

21

rrrr

qqE R

Mr

qqE R

0

21

4

4

6

3

8

2

126M

r: distância Na+- Cl-

q1: carga do cátion (q1 = +1e)q2: carga do ânion (q2 = -1e)0: constante dielétrica do vácuo

M: constante de Madelung (fator geométrico do retículo)

M(NaCl) = 1.74756

Energia de retículo

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Retículos Cristalinos Um sólido cristalino é constituído pela repetição periódica (3 D) de uma estrutura atômica, iônica ou molecular, chamada de célula unitária.

A periodicidade da estrutura de um cristal é representada por um conjunto de pontos dipostos regularmente. Este conjunto se chama retículo cristalino.

face centrada (F,C)centrada (I)primitiva (P)

Tipos de células unitárias

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Os 14 retículos cristalinos de Bravais cúbico

tetragonal

ortorrômbico

monoclínico

triclínico

romboédrico

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As estruturas compactas

Cúbica compacta (fcc) sequência: ABCABC..

Hexagonal compacta (hcp) sequência: ABABAB...

Átomos estão arranjados o mais densamente possível.

São caracterizadas por números de coordinação altos (CN = 12).

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Sólidos iônicos

arranjo de esferas cúbico compacto

o cátion ocupaum sítio cúbicoCNcation = 8ranion/rcation > 0.73

rcation um pouco maior

→ contato cátions-ânions máximo

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Sítios intersticiais

Sítio cúbicoCNcation = 8ranion/rcation > 0.73

Sítio octaédricoCNcation = 6ranion/rcation > 0.414

Sítio tetraédricoCNcation = 4ranion/rcation > 0.225

Cátions grandes

cátions médios

cátions pequenos

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As estruturas dos sólidos iônicos

Retículo cúbico simples, cátions em sítio cúbico (CNcation = CNanion = 8 R > 0.73)CsCl, CsBr, CsI, NH4Cl etc..

Compostos do tipo MXtipo cloreto de césio

Retículo cúbico de face centrada, cátions em sítio octaédrico (CNcation = CNanion = 6, R > 0.414)NaCl, KBr,RbI, MgO,CaO, AgCl etc..

tipo cloreto de sódio

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As estruturas dos sólidos iônicos

Retículo cúbico de face centrada, cátions no ½ dos sítios tetraédricos (CNcation = 4, R > 0.225)ZnS, CdS,HgS etc..

Compostos do tipo MX

tipo ZnS (esfalerita) Retículo cúbico tetragonal, cátions em sítios octaédricos (CNcation = 6, R > 0.414)TiO2,MnO2,SnO2,MgF2,ZnF2, etc..

tipo TiO2 (rutilo)

Quanto mais próximos rcation e ranion, mais compacta a estrutura.

Compostos do tipo MX2

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entalpias reticulares a 25◦C M

r

qqE R

0

21

4

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Propriedades dos compostos iônicos

- interações atrativas com água (hidrófilos)

- em solução: conduz eletricidade

+

-