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LIGAÇÕES QUÍMICAS
EQUIPE:ANDREZA WELLINGTONHERALDONICHOLASROGER
Introdução
Ao longo do século XIX, enquanto se formulava a teoria atômica, sucederam-se com maior ou menor grau de acerto suposições sobre a natureza das forças que mantêm unidos os átomos nos compostos químicos. Uma das hipóteses mais aceitas foi a de Berzelius, segundo a qual as combinações químicas obedecem ao princípio da atração entre cargas elétricas de sinais opostos.
Os átomos ligam-se para adquirir maior
estabilidade com o mínimo de energia.
Gases Nobres (8A): são encontrados isoladamente porque são estáveis por natureza. O gás hélio (He) tem dois elétrons na camada K. O neônio (Ne), argônio (Ar), criptônio (Kr), xenônio (Xe), radônio (Rn) e Ununóctio apresentam oito elétrons na camada de valência (que é a última camada).
O gás
hél
io
(He)
O gás neônio
(Ne)
O gás a
rgônio
(Ar),
O gás crip
tônio (K
r),
O gás xenônio (Xe)
Sendo que o radônio tem sido aplicado como fonte de radiação em canceroterapia, oferecendo algumas vantagens sobre o rádio. Utiliza-se também como indicador radioactivo para a detecção de fugas de gases e na medida da velocidade de escoamento de fluidos. Também é utilizado em sismógrafos e como fonte de neutrons. O átomo de rádon é altamente instável. Todos os seus isótopos têm semi-vidas extremamente curtas e emitem radiação alfa, transformando-se em polónio. O rádon é formado na desintegração do rádio e, portanto, todos os minerais que contêm rádio têm também rádon.
Pela posição na tabela periódica, a previsão é que apresente propriedades químicas similares ao radônio. Por isso, também é conhecido pelo nome de eka-radônio. Provavelmente será o segundo elemento gasoso radioativo, e o primeiro gás com semicondutividade.
Ununóctio (do latim um, um, oito) é o nome provisório do elemento químico superpesado sintético de número atômico 118 (118 prótons e 118 elétrons). Seu símbolo químico provisório e Ocupa o grupo 18 (VIIIA ou 0) da tabela periódica juntamente com os gases nobres.
E. Eletropositivo + E. Eletronegativo IônicaE. Eletronegativo + E. Eletronegativo CovalenteE. Eletropositivo + E. Eletropositivo Metálica
As ligações químicas podem ser classificadas
em 3 categorias:
Ligaçã
o Iônic
a
A ligação iônica ocorre entre metais e não metais e entre metais e hidrogênio. Num composto iônico, a quantidade de cargas negativas e positivas é igual.
A ligação entre o sódio (11Na) e o cloro (17Cl) é um exemplo característico de ligação iônica. Observe a distribuição dos elétrons em camadas para os dois elementos:
Na 2 - 8 - 1 Cl 2 - 8 - 7
Cristal de cloreto de sódio
±+
–
±+±+±+ ±+±+±
+±+
–
–
– ––
–
±+
–
–
–
±+
–
±+±+±+ ±+±+±
+±+
–
–
– ––
–
±+
–
–
––
–
–
–
––
–
Ligação Iônica no NaCl
±+
–
±+±+±+ ±+±+±
+±+
–
–
– ––
–
±+
–
–
–
–
sódio#e=2+8+1=#p
±+
–
±+±+±+ ±+±+±
+±+
–
–
– ––
–
±+
–
–
––
–
–
–
––
–
cloro#e=2+8+7=#p
–
–
Íon sódio #e = #p -1
íon cloreto #e = #p+1
–
elétrontotalmentetransferido
Carga negativa
Carga positiva
Ligação Iônica no NaCl
Cl- Cl- Cl- Cl-
Cl- Cl- Cl- Cl-
Cl- Cl- Cl- Cl-
Cl- Cl- Cl- Cl-
Na+ Na+ Na+
Na+ Na+ Na+
Na+ Na+ Na+
Na+
Na+
Na+
Na+ Na+ Na+ Na+
Opostos se atraem.
Sódios se acomodam entre cloros.
formam-se cristais cúbicos perfeitos.
Cl- Cl- Cl- Cl-
Cl- Cl- Cl- Cl-
Cl- Cl- Cl- Cl-
Cl- Cl- Cl- Cl-
Na+ Na+ Na+
Na+ Na+ Na+
Na+ Na+ Na+
Na+
Na+
Na+
Na+ Na+ Na+ Na+
Para o cloro interessa adicionar um elétron à sua última camada, completando a quantidade de oito elétrons nela. Ao sódio interessa perder o elétron de sua camada M, assim a anterior passará a ser a última, já possuindo a quantidade necessária de elétrons. Na representação da ligação, utilizamos somente os elétrons da última camada de cada átomo. A seta indica quem cede e quem recebe o elétron. Cada elétron cedido deve ser simbolizado por uma seta. Esta representação é conhecida por fórmula eletrônica ou de Lewis.
Então: METAL + NÃO-METAL → LIGAÇÃO IÔNICA
Se os íons já estão formados e eletronicamente estáveis, haverá assim uma interação eletrostática, mais conhecida como ligação iônica. Esse fenômeno químico acontece obedecendo à regra: cargas com sinais opostos se atraem. Veja a equação:
Ca2+ + CO32- → CaCO3
Há, no entanto, uma tênue linha divisória entre a ligação covalente e a iônica. Com relação à eletronegatividade dos elementos participantes, Linus Pauling estabeleceu que se a diferença de eletronegatividade(ΔE) for superior à 1,7, a ligação é iônica. No entanto, pode-se dizer que a ligação Carbono-Bromo (ΔE < 1,65) tem caráter levemente iônico.
É reconhecido como um dos quatro maiores cientistas da humanidade (Galileu, Newton e Einstein).
(28 de Fevereiro de 1901, Portland, Estados Unidos da América – 19 de Agosto de 1994) Foi um químico quântico e bioquímico dos Estados Unidos da América. Também é reconhecido como cristalográfico, biólogo molecular e pesquisador médico. Pauling é amplamente reconhecido como um dos principais químicos do século XX. Foi pioneiro na aplicação da Mecânica Quântica em Química, e em 1954 foi galardoado com o Prêmio Nobel da Química pelo seu trabalho relativo à natureza das ligações químicas.
Ligação
covalente ou
moleculares
Substâncias covalentes: formado entre não-metais
Habilidade que os elementos possuem de estabelecer ligações químicas
VALÊNCIA
Elétrons de valência: elétrons mais externos do átomo e que participam das ligações químicas
Ocorre, em geral , entre átomos de não metais onde a diferença deeletronegatividade seja baixa.
A ligação covalente e decorre docompartilhamento o de pares de elét rons, com spins oposto os ou Anti –paralelos, formando moléculas.
- se o par de elét rons é constituído por um elétron de cadaátomo envolvido, a ligação é dita covalente e normal ;- se o par de elét rons é cedido por apenas um dos átomosa ligação é dita covalente e dativa ou coordenada .
• Gerada pelo compartilhamento de elétrons de valência entre os átomos.
Cl - Cl
Ex: Molécula de Cl2 Elétrons de valência são os elétrons dos
orbitais mais externos.
• Um elétron de cada átomo é compartilhado com o outro, gerando uma camada completa para ambos.
Ligação covalente (cont.) A ligação covalente é direcional e forma
ângulos bem definidos
Tem uma grande faixa de energias de ligação => pontos de fusão
• Energias da ordem de centenas de kJ/mol
• Ex: Carbono na estrutura do diamante 3550°C
• Ex: Bismuto 270°C
DIAMANTEGRAFITE
Ligação forte
Ligação fraca
Exemplo em polímeros• Etileno e Polietileno
Na molécula de etileno (C2H4), os carbonos compartilham dois pares de elétrons. Molécula
deetileno
Mero de etileno
Molécula depolietileno
A ligação covalente dupla pode se romper em duas simples permitindo a ligação com outros “meros” para formar uma longa molécula de polietileno.
Ligação covalente
Molécula de Oxigênio (O2)
Átomo de Oxigênio Átomo de Oxigênio
24
• Os elétrons de valência são compartilhados
• Forma-se com átomos de alta eletronegatividade
• A ligação covalente é direcional e forma ângulos bem definidos (apresenta um certo grau de ligação iônica)
• A ligação covalente é forte = 125-300 Kcal/mol
• Esse tipo de ligação é comum em compostos orgânicos, por exemplo em materiais poliméricos e diamante.
Ex: metano (CH4)
Ligação Covalente(cont.)
Ligações de hidrogênio ligam moléculas de água
O
O
H
H
HH+
+
+
–
–
+
+
Ligações de
Hidrogênio
• Moléculas de água têm leve separação de cargas
• Elétrons preferem O em relação ao H
• Ligações de Hidrogênio formam-se entre O de uma molécula de água e o H de outra
Devido às ligações de
hidrogênio, a água apresenta:
• Tensão Superficial: concentração de ligações de hidrogênio na interface ar-água
• Coesão: moleculas de água se associam entre si
Devido às ligações de
hidrogênio, a água apresenta:
• Ação de Capilaridade: movimento da água através de tubos por coesão e adesão
• Adesão: moléculas de água se associam com outras moléculas ou superfícies
Devido às ligações de
hidrogênio, a água apresenta:
• Molhabilidade: movimento da água dentrode madeira ou gelatinapor ação de capilaridade
Devido às ligações de hidrogênio, a água resiste
a mudanças de temperatura
Água apresenta altos valores de
Calor específico: calor necessário para mudar a temperatura
Calor de Vaporização: calor necessário para converter líquido em gas
Devido às ligações de hidrogênio, a densidade
diminui sob congelamento
Gelo flutua !
Água como solvente
Substâncias que se dissolvem em água = hidrofílicasPolaresIônicas
Substâncias que são insolúveis em água = hidrofóbicasNão-polares
NaCl dissolve em ÁguaLigações Iônicas de NaCl têm cargas +/-
Água tem cargas +/- parciais
O tende a juntar-se ao Na+
H tende a juntar-se ao Cl-
Dissociação
+
ÁguaÁgua
–
íon hidroxidoíon hidroxido
+
Íon hidrogênioÍon hidrogênio
Umas poucas moléculas de água naturalmente se dissociam em íonsUmas poucas moléculas de água naturalmente se dissociam em íons
• Íon hidróxido é negativo e básico• Íon hidróxido é negativo e básico
• íon hidrogênio é positivo e ácido• íon hidrogênio é positivo e ácido
A escala de pH
NeutropH+ = pOH–
Ácidez Crescente pH+ > pOH–
Basicidade CrescentepH+ < pOH–
00 11 22 33 44 55 66 77 88 99 1010 1111 1212 1313 1414
Suco de
Limão
Suco de
Lima
Ácidez do
Estômago
CervejaCafé
Urina
Água
Sangue
Água
do mar
Soda
Barrilha
Alvejante
Amônia
Limpa
Forno
100100 10-110-1 10-210-2 10-310-3 10-410-4 10-510-5 10-610-6 10-710-7 10-810-8 10-910-9 10-1010-10 10-1110-11 10-1210-12 10-1310-13 10-1410-14
10-1410-14 10-1310-13 10-1210-12 10-1110-11 10-1010-10 10-910-9 10-810-8 10-710-7 10-610-6 10-510-5 10-410-4 10-310-3 10-210-2 10-110-1 100100
Podemos concluir que:
Ametal + Ametal → Ligação Covalente → Substância molecular → Sólido ou Líquido ou Gás
Analogamente, podemos dizer que, para atingir o octeto, os ametais do grupo 6A(16) devem compartilhar dois pares de elétrons; os do grupo 5A(15), três pares; e os do 4A(14), quatro pares.
Ligação Metálica
É a formação de nossos metais
Ligação metálica é a ligação entre metais e metais. Formam as chamadas ligas metálicas que são cada vez mais importantes para o nosso dia-a-dia.No estado sólido, os metais se agrupam de forma geometricamente ordenados formando as células, ou grades ou retículo cristalino.Uma amostra de metal é constituída por um grande número de células unitárias formadas por cátions desse metal.
Na ligação entre átomos de um elemento metálico ocorre liberação parcial dos elétrons mais externos, com a conseqüente formação de cátions, que formam as células unitárias. Esses cátions têm suas cargas estabilizadas pelos elétrons que foram liberados e que ficam envolvendo a estrutura como uma nuvem eletrônica. São dotados de um certo movimento e, por isso, chamados de elétrons livres.
Essa movimentação dos elétrons livres explica por que os metais são bons condutores elétricos e térmicos.
A consideração de que a corrente elétrica é um fluxo de elétrons levou à criação da Teoria da Nuvem Eletrônica ou Teoria do “Mar” de elétrons.Pode-se dizer que o metal seria um aglomerado de átomos neutros e cátions, mergulhados numa nuvem ou “mar” de elétrons livres. Esta nuvem de elétrons funcionaria como a ligação metálica, que mantém os átomos unidos.
Nuvem eletrônica
Pompeu 39
Átomo+elétrons das camadas mais internasElétrons de valência
• Forma-se com átomos de baixa eletronegatividade (apresentam no máximo 3 elétrons de valência)
• Então, os elétrons de valência são divididos com todos os átomos (não estão ligados a nenhum átomo em particular) e assim eles estão livres para conduzir
• A ligação metálica não é direcional porque os elétrons livres protegem o átomo carregado positivamente das forças repulsivas eletrostáticas
• A ligação metálica é geralmente forte (um pouco menos que a iônica e covalente)= 20-200 Kcal/mol
• Ex: Hg e W
Nos metais, existe uma grande quantidade de elétrons quase livres, os elétrons de condução, que não estão presos a nenhum átomo em particular.
Estes elétrons são compartilhados pelos átomos, formando uma nuvem eletrônica, responsável pela alta condutividade elétrica e térmica destes materiais.
São estas ligações e suas estruturas que os metais apresentam uma série de propriedades bem características, como por exemplo, o brilho metálico, a condutividade elétrica, o alto ponto de fusão e ebulição, a maleabilidade, a ductilidade, a alta densidade e a resistência á tração. As ligas metálicas são a união de dois ou mais metais. Às vezes com não-metais e metais. As ligas têm mais aplicação do que os metais puros.Algumas ligas:- bronze (cobre + estanho) – usado em estátuas, sinos
- aço comum (ferro + 0,1 a 0,8% de carbono) – com maior resistência à tração, é usado em construção, pontes, fogões, geladeiras.
- aço inoxidável (ferro + 0,1 de carbono + 18% de cromo + 8% de níquel) – não enferruja (diferente do ferro e do aço comum), é usado em vagões de metrô, fogões, pias e talheres.
- latão (cobre + zinco) – usado em armas e torneiras.
- ouro / em jóias (75% de ouro ou prata + 25% de cobre) – usado para fabricação de jóias. Utiliza-se 25% de cobre para o ouro 18K. E o ouro 24K é considerado ouro puro.
As substâncias metálicas são representadas graficamente pelo símbolo do elemento:Exemplo: Fe, Cu, Na, Ag, Au, Ca, Hg, Mg, Cs, Li.
