43
LIGAÇÕES QUÍMICAS Conceito Geral: Consiste na combinação entre átomos, moléculas e íons onde cada espécie química procura uma maior estabilidade. Menos estáveis Mais estáveis Átomos isolados Átomos ligados Energia

3o ano-ensino-medio-ligacoes-quimicas exemplo

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: 3o ano-ensino-medio-ligacoes-quimicas exemplo

LIGAÇÕES QUÍMICAS Conceito Geral: Consiste na combinação entre átomos, moléculas e íons onde cada espécie química procura uma maior estabilidade.

Menos estáveis

Mais estáveis

Átomos isolados

Átomos ligados

En

ergi

a

Page 2: 3o ano-ensino-medio-ligacoes-quimicas exemplo

Definições

Estado Natural dos Átomos: São encontrados na natureza combinados de modo a adquirir maior estabilidade possível.

Estabilidade Química: Necessidade de completar seus orbitais incompletos perdendo ou ganhando elétrons.

Camada de Valência: Corresponde à última camada eletrônica do átomo, em geral, responsável pelas ligações químicas.

Page 3: 3o ano-ensino-medio-ligacoes-quimicas exemplo

Regra do Octeto

Descrição: O átomo adquire estabilidade ao completar oito elétrons camada de valência, imitando os gases nobres.

Configuração Geral: ns2 np6

↑ ↓ ↑ ↓ ↑ ↓ ↑ ↓

Obs. Esta regra só é válida para os elementos representativos. Exceção para o H, Li, B e Be.

Page 4: 3o ano-ensino-medio-ligacoes-quimicas exemplo

Regra do Dueto

Descrição: O átomo adquire estabilidade ao completar a camada de valência com dois elétrons, imitando o gás nobre - He.

Configuração Geral: ns2

↑ ↓

Obs. Esta regra só é válida para os elementos representativos: H, Li, B e Be.

Page 5: 3o ano-ensino-medio-ligacoes-quimicas exemplo

TIPOS DE LIGAÇÃO IÔNICA ou ELETROVALENTE

COVALENTE ou MOLECULAR:

- Simples

- Dupla

- Tripla

INTERMOLECULAR

METÁLICA

Page 6: 3o ano-ensino-medio-ligacoes-quimicas exemplo

LIGAÇÃO IÔNICA OU ELETROVALENTE

Definição: Os elétrons são transferidos definitivamente de um átomo muito eletropositivo para outro muito eletronega-tivo, dando origem a íons de cargas contrárias que se atraem.

Exemplo: Formação do cloreto de sódio – NaCl.

Na (Z = 11) → 1s2, 2s2, 2p6, 3s1

Cl ( Z = 17) → 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p5

Na+ Cl- Na Cl

Page 7: 3o ano-ensino-medio-ligacoes-quimicas exemplo

Ligação Iônica

Configuração dos Átomos:

Na Cl

Page 8: 3o ano-ensino-medio-ligacoes-quimicas exemplo

Ligação Iônica

Transferência do elétron:

Na Cl

Page 9: 3o ano-ensino-medio-ligacoes-quimicas exemplo

Ligação Iônica

Formação dos íons:

Na+ Cl-

Page 10: 3o ano-ensino-medio-ligacoes-quimicas exemplo

Ligação Iônica

Atração Eletrostática:

Na+ Cl-

Page 11: 3o ano-ensino-medio-ligacoes-quimicas exemplo

Ligação Iônica

Atração Eletrostática:

Na+ Cl-

Page 12: 3o ano-ensino-medio-ligacoes-quimicas exemplo

Ligação Iônica

Aglomerado Iônico ou Retículo Cristalino:

Page 13: 3o ano-ensino-medio-ligacoes-quimicas exemplo

Fórmula dos Compostos Iônicos

[A]+XY

[B]-YX

∑ Cargas = + xy – xy = zeroExemplos:

Ca+2 + Br-1 → CaBr2

Al+3 + S-2 → Al2S3

Page 14: 3o ano-ensino-medio-ligacoes-quimicas exemplo

Ligações dos Grupos - Representativos

Grupo Carga Grupo Carga

1 + 1 15 - 3

2 + 2 16 - 2

3 + 3 17 - 1

Exemplos:

a) K+Cl- → KCl

b) Ca+2I-1 → CaI2

c) Al+3S-2 → Al2S3

d) Fe+3O-2 → Fe2O3

Page 15: 3o ano-ensino-medio-ligacoes-quimicas exemplo

Características dos Compostos Iônicos

Sólidos e cristalinos à temperatura ambiente.

Ponto de Fusão e Ebulição muito elevados (acima de 300º C).

Conduzem corrente elétrica fundidos ou em solução aquosa.

Solúvel em solventes polares. Melhor solvente é a água.

Page 16: 3o ano-ensino-medio-ligacoes-quimicas exemplo

Participantes dos Compostos Iônicos

Hidrogênio

Metal + Ametal

Radical salino (CO3-2 , SO4

-2)

Radical Catiônico (NH4+) com os ânions

listados para os metais.

Page 17: 3o ano-ensino-medio-ligacoes-quimicas exemplo

Exercícios de fixação:1. Para que haja uma ligação iônica é necessário que:

a) O potencial de ionização dos átomos participantes tenha valores próximos. b) A eletronegatividade dos átomos participantes tenha valores próximos. c) a eletronegatividade dos átomos participantes tenha valores bastantes diferentes. d) Os életrons de ligação sejam de orbitais s. e) As afinidades eletrônicas sejam nulas.

2. Átomos do elemento X (número atômico = 20) e do elemento Y (número atômico = 7) unem-se por ligações iônicas originando o composto de fórmula:

a) XY b) X2Y c) X3Y2 d) X2Y3 e) X3Y4

Page 18: 3o ano-ensino-medio-ligacoes-quimicas exemplo

Exercícios de fixação:3. Os compostos iônicos, como o cloreto de sódio,

apresentam as propriedades:

a) Líquidos nas condições ambientais, bons condutores de eletricidade e baixo ponto de fusão. b) Líquidos ou gasosos, maus condutores de eletricidade em solução aquosa e baixo ponto de fusão. c) Sólidos, maus condutores de eletricidade em solução aquosa e baixo ponto de fusão. d) Sólidos, bons condutores de eletricidade no estado sólido e alto ponto de fusão. e) Sólidos, bons condutores de eletricidade em solução aquosa e elevado ponto de fusão.

Page 19: 3o ano-ensino-medio-ligacoes-quimicas exemplo

LIGAÇÃO COVALENTE OU MOLECULAR

Definição: Ocorre através do compartilhamento de um ou mais pares de elétrons entre átomos que possuem pequena ou nenhuma diferença de eletronegatividade.

Tipos de Ligações Covalentes:

- Covalente Simples.

- Covalente Dupla.

- Covalente Tripla

Page 20: 3o ano-ensino-medio-ligacoes-quimicas exemplo

Ligação Covalente Simples ou Normal

Definição: O par eletrônico compartilhado é formado por um elétron de cada átomo ligante.

Exemplo: formação do cloro – Cl2.

Cl ( Z = 17) → 1s2) 2s2, 2p6) 3s2, 3p5

Cl Cl Cl2 ou Cl - Cl

Fórmula de Lewis Molecular Estrutural Plana

Page 21: 3o ano-ensino-medio-ligacoes-quimicas exemplo

Ligação Covalente Simples ou Normal

Configuração dos Átomos:

Page 22: 3o ano-ensino-medio-ligacoes-quimicas exemplo

Ligação Covalente Simples ou Normal

Atração Quântica:

Page 23: 3o ano-ensino-medio-ligacoes-quimicas exemplo

Ligação Covalente Simples ou Normal

Atração Quântica:

Page 24: 3o ano-ensino-medio-ligacoes-quimicas exemplo

Ligação Covalente Simples ou Normal

Nuvem Eletrônica ou Orbital Molecular:

Cl Cl

Page 25: 3o ano-ensino-medio-ligacoes-quimicas exemplo

Exemplos de Ligações Covalentes Duplas e Triplas

O2 ou O = O O O

N2 ou N ≡ N N N

O HH H2O ou H - O - H

Cl H HCl ou H - Cl

Page 26: 3o ano-ensino-medio-ligacoes-quimicas exemplo

Ligação Covalente além do Octeto Definição: Se o elemento tem pares eletrônicos disponíveis e outro elemento necessita de dois elétrons, ocorre a formação de duplas ligações, onde o elemento central estabiliza-se com mais de oito elétrons no nível de valência.

O S O +O S

O

S = O + O → S = O

O

Exemplo: formação do SO2.

Page 27: 3o ano-ensino-medio-ligacoes-quimicas exemplo

Moléculas do Tipo HxEOy

Ácidos Oxigenados

Todos os átomos de oxigênio aparecem ligados ao elemento central e cada átomo de hidrogênio ficará ligado a um átomo de oxigênio.

Exemplo: ácido sulfúrico - H2SO4

O

O

S

O

O

HH H - O - S - O - H

O

O

Page 28: 3o ano-ensino-medio-ligacoes-quimicas exemplo

LIGAÇÕES SÍGMA (σ) E PI (π)

Ligações σ : interpenetração de orbitais dos átomos ao longo de um mesmo eixo.

Ligações π : interpenetração lateral segundo eixos paralelos, ocorrem apenas com orbitais do tipo p.

Obs. As ligações π só ocorrem após a ligação σ , que é única entre dois átomos.

Page 29: 3o ano-ensino-medio-ligacoes-quimicas exemplo

Características dos Compostos Moleculares

Sólidos, líquidos ou gasosos a temperatura ambiente.

Ponto de Fusão e Ebulição inferiores aos dos compostos iônicos.

Bons isolantes: térmico e elétrico. Os compostos que ionizam conduzem corrente elétrica em solução.

Page 30: 3o ano-ensino-medio-ligacoes-quimicas exemplo

Participantes dos Compostos Moleculares

Ametal + Hidrogênio

Ametal + Ametal

Hidrogênio + Hidrogênio

Page 31: 3o ano-ensino-medio-ligacoes-quimicas exemplo

POLARIDADE DAS LIGAÇÕES

Definição: Consiste no acúmulo de cargas elétricas iguais em regiões distintas da ligação – pólos.

Ligações iônicas: são fortemente polarizadas, cada íon define um pólo da ligação.

+_

Page 32: 3o ano-ensino-medio-ligacoes-quimicas exemplo

Polaridade das Ligações

Ligações covalentes: é função da diferença de eletronegatividade entre os átomos da ligação.

Classificação:

- Apolar: formadas por átomos de eletronegatividades iguais, a nuvem não se deforma. Ocorre apenas entre átomos de mesmo elemento químico.

- Polar: formadas por átomos de eletronegatividade diferentes, a nuvem se deforma.

Obs. Quanto maior a diferença de eletronegatividade entre os átomos maior a polarização.

Page 33: 3o ano-ensino-medio-ligacoes-quimicas exemplo

Polaridade das LigaçõesLigação covalente apolar:

Ligação covalente polar:

H2 →

HCl →

H H

H Cl δ+ δ-

Page 34: 3o ano-ensino-medio-ligacoes-quimicas exemplo

POLARIDADE DAS MOLÉCULAS Definição: Consiste no acúmulo de cargas elétricas

em regiões distintas da molécula, sua força depende da polaridade das ligações e da geometria molecular.

Momentum dipolar: é o vetor que orienta a polaridade da ligação, pólo positivo para o negativo.

Ex: H → Cl µ

Momentum dipolar resultante (µ r): vetor que define a polaridade da molécula, soma dos vetores.

Page 35: 3o ano-ensino-medio-ligacoes-quimicas exemplo

Polaridade das Moléculas

Molécula apolar: momentum dipolar (µ r) = zero.

Ex: molécula do gás carbônico – CO2.

µ µ O = C = O ⇒ O ← C → O ⇒ µ r = Zero

Molécula polar: momentum dipolar (µ r) ≠ zero.

Ex: molécula da água – H2O.

O

H H

⇒ O ⇒ µ r ≠ Zero (polar)

H H

Page 36: 3o ano-ensino-medio-ligacoes-quimicas exemplo

LIGAÇÕES INTERMOLECULARES

DEFINIÇÃO: ligações entre as moléculas de substâncias no estado sólido ou líquido.

Tipos de ligações intermoleculares:

1) Ligação Dipolo – Dipolo: ocorrem entre as moléculas polares.

2) Pontes de Hidrogênio: ocorrem entre moléculas fortemente polarizadas, quando o H se encontra ligado aos átomos de F, O e N.

3) Ligação Dipolo Induzido – Dipolo Induzido: ocorrem entre as moléculas apolares.

Page 37: 3o ano-ensino-medio-ligacoes-quimicas exemplo

Forças Intermoleculares e as Propriedades PF e PE

Dois fatores influem nos PF e PE:

1) Ligações intermolecular: quanto maior a intensidade das forças de ligação, maiores os PF e PE da substância.

Ordem crescente da intensidade de interação:

Dipolo induzido < dipolo – dipolo < pontes de H

2) O tamanho das moléculas: quanto maior o tamanho das moléculas, maiores o PF e PE da substância.

Page 38: 3o ano-ensino-medio-ligacoes-quimicas exemplo

Forças Intermoleculares e as Propriedades PF e PE

Exemplos:

PE

Tamanho da molécula

100

0

- 100

H2O

H2SH2Se

H2Te

PE

Tamanho da molécula

CH4

SeH4

GeH4

SnH4

Page 39: 3o ano-ensino-medio-ligacoes-quimicas exemplo

LIGAÇÃO METÁLICA

Definição: ligações entre átomos de metais que formam retículos cristalinos de cátions fixos unidos por uma nuvem de elétrons livres da camada de valência.

Retículo Cristalino

Page 40: 3o ano-ensino-medio-ligacoes-quimicas exemplo

Características dos Metais

Sólidos a temperatura ambiente, exceção do Hg (líquido).

Apresentam brilho metálico, fundidos perdem o brilho, exceção para o Mg e Al.

Densidade superior a da água, exceção para os alcalinos. Menor Li = 0,53 g/mL, maior Os = 22,5g/mL.

PF muito variável, menor Cs = 28,5°C, maior W = 3382°C.

Bons condutores de eletricidade e calor. Ag maior condutividade elétrica, seguida do Cu, Au e Al.

Maleabilidade e ductibilidade.

Page 41: 3o ano-ensino-medio-ligacoes-quimicas exemplo

Ligas Metálicas

Definição: São materiais com propriedades metálicas que contém dois ou mais elementos, sendo pelo menos um deles metal. Exemplos:

- Liga de metais para fusíveis ( Bi, Pb, Sn e Cd)

- Liga de ouro de joalharia (Au, Ag e Cu)

- Amálgama dental (Hg, Ag e Cu)

- Bronze ( Cu e Sn)

- Latão (Cu e Zn)

Page 42: 3o ano-ensino-medio-ligacoes-quimicas exemplo

Exercícios de fixação:Considere as seguintes substâncias químicas: H2, CH4, HCl, H2S e H2O.

Qual delas apresenta moléculas associados por pontes de hidrogênio?

a) H2 b) CH4 c) HCl d) H2S e) H2O

CH3OH

CH3OH

H

H

H

H

H

H

H

H

O

OC

C

CH3OH

CH3OH

CH3

HH

O

O

CH3

CH3OH

CH3 OH

CH 3OH

CH3OH

CH3OH

CH3OH

CH

3O

H

CH3

OH

OH

CH3

CH+3

CH3OH

CH3OH

CH+3

OH-

OH-

2. A figura que melhor representa a evaporação do metanol (CH3OH) é:

a) b) c) d) e)

Page 43: 3o ano-ensino-medio-ligacoes-quimicas exemplo

Exercícios de fixação:3. Dentre os cloretos a seguir, o mais volátil, provavelmente é:

a) CCl4

b) SiCl4

c) GeCl4

d) SnCl4

e) PbCl4