Ligações Químicas Ligação Iônica Ligação Metálica

Transcrição

1 Química Geral e Inorgânica QGI0001 Eng a. de Produção e Sistemas Prof a. Dr a. Carla Dalmolin Ligações Químicas Ligação Iônica Ligação Metálica

2 Periodicidade O átomo é visto como uma esfera, onde só as camada mais externas participam de reações químicas; Elétrons Núcleo (prótons + neutrons) Camada de Valência Átomos com camadas de valência similares, tendem a possuírem comportamentos similares estão localizados no mesmo grupo da tabela periódica.

3 Princípio de Lewis (Regra do Octeto) Átomos são mais estáveis com camadas atômicas cheias Para isto átomos podem doar, receber ou compartilhar elétrons com outros átomos REGRA DO OCTETO O potássio (K) perde 1e para atingir a configuração do octeto -> íon K + (cátion) O enxofre (S) ganha 2e para atingir a configuração do octeto -> íon S 2- (ânion)

4 Regra do Octeto Para seguir a Regra do Octeto, há três possíveis situações de comportamento de átomos ao interagir com outros átomos: O átomo tende a doar elétrons excedentes da última camada Formam-se íons positivos: cátions O átomo tende a receber elétrons para completar a última camada Formam-se íons negativos: ânions O átomo tende a compartilhar elétrons com outro átomo para completar a última camada Formam-se pequenos acúmulos de cargas pontuais entre dois ou mais átomos

5 Ligação Química Junção de dois átomos Ocorre quando o arranjo de dois ou mais átomos tem menos energia que cada átomo separadamente Ligações Interatômicas Primárias Tipo de Ligação Elétrons de Valência Sólidos formados Iônica Transferência de elétrons Sólidos Iônicos Covalente Metálica Compartilhamento de elétrons Cátions unidos por elétrons deslocalizados Sólidos moleculares Metais Apenas os elétrons de valência participam das ligações!!!

6 Energia Potencial, E Atração Repulsão Energia de Ligação Resultante das forças atrativas e repulsivas numa ligação química Atração de duas cargas opostas força atrativa Repulsão entre cargas semelhantes força repulsiva Energia necessária para separar dois átomos até uma distância infinita Quanto maior a energia de ligação, as moléculas formadas são mais difíceis de serem quebradas Energia repulsiva Separação interatômica Energia atrativa

7 Ligação Iônica METAL Excesso de e- na camada de valência Facilidade para doar e- NÃO METAL Falta de e- na camada de valência Facilidade para receber e- Forma um cátion Forma um ânion Na (Grupo 1 da Tabela Periódica) [Ne]3s 1 -> 1e- na última camada Cl (Grupo 9) Na Na + + e - [Ne]3s 2 3p 5 > 7e- na última camada Cl + e - Cl - + -

8 Ligação Iônica Ligação não direcional Vizinhança de íons com cargas opostas Formam sólidos iônicos Alta energia de ligação

9 Formação dos Íons Metais do bloco s (Grupo 1 e 2 da tabela periódica) Perdem 1 ou dois elétrons até atingir a estrutura do gás nobre precedente Ex.: Na: [Ne]3s 1 ; Na + : [Ne] Exceções: H perde 1 e -, formando o íon H + Li: [He]2s 1 ; Li + : [He] Be: [He]2s 2 ; Be 2+ : [He] Não-metais (Grupo 5, 6 e 7) Ganham elétrons suficientes para atingir a estrutura do próximo gás nobre Ex.: N: [He]2s 2 2p 3 ; N 3- : [Ne] ([He]2s 2 2p 6 ) Cl: [Ne] 3s 2 3p 5 ; Cl - : [Ar] ([Ne]3s 2 3p 6 )

10 Formação de Cátions e Ânions Na [Ne]3s 1 Ca [Ar]4s 2 Al [Ne]3s 2 3p 1 Na + [Ne] Ca 2+ [Ar] Al 3+ [Ne] Átomo perde elétrons de modo que o cátion venha a ter uma configuração eletrônica de gás nobre. Átomo ganha elétrons de modo que o ânion venha a ter configuração de gás nobre H 1s 1 H - 1s 2 ou [He] F 1s 2 2s 2 2p 5 F - 1s 2 2s 2 2p 6 ou [Ne] O 1s 2 2s 2 2p 4 O 2-1s 2 2s 2 2p 6 ou [Ne] N 1s 2 2s 2 2p 3 N 3-1s 2 2s 2 2p 6 ou [Ne]

11 Formação dos Sólidos Iônicos C +y A -x C x A y NaCl CaO BeCl 2 K 2 S

12 Propriedades dos Sólidos Iônicos Conjunto de cátions e ânions empacotados numa estrutura regular São um exemplo de sólidos cristalinos: sólidos formados por átomos, moléculas ou íons empacotados num padrão regular Tipo de ligação predominante nos materiais cerâmicos

13 Propriedades dos Sólidos Iônicos Alto Ponto de Fusão Sólidos a temperatura ambiente Fortes interações eletrostáticas entre os íons: é necessária uma alta temperatura para que os íons se movimentem pela rede cristalina Substância Energia de Ligação (kj/mol) Temperatura de fusão ( o C) NaCl MgO

14 Fragilidade A Propriedades Energia dos dos Orbitais Sólidos Iônicos Um impacto gera deslocamento de uma camada da rede cristalina, provocando forte repulsão entre espécies de mesma carga

15 Símbolos de Lewis Notação que representa os elétrons de valência de um átomo Cada elétron de valência é representado como 1 ponto, arranjado em volta do símbolo do elemento Um ponto representa 1 elétron desemparelhado. 2 pontos representa 1 par de elétrons ocupando o mesmo orbital H He N O Cl K Mg

16 Exemplos Na Cl Na + Cl - Cl Ca Cl Cl - Ca 2+ Cl -

17 Ligação Metálica Banda de Condução Banda de Valência Não - Metal Metal Metais e ligas Nuvens de elétrons Elétrons com alta mobilidade num sistema estável

18 Ligação Metálica Características dos sólidos metálicos Elementos metálicos Ligação não-direcional As energias de ligação variam entre fracas e fortes, dependendo da configuração eletrônica do metal Excelentes condutores térmicos e elétricos Dúcteis (a fratura só ocorre depois que os materiais sofreram altos níveis de deformação permanente) Substância Energia de Ligação (kj/mol) Temperatura de fusão ( o C) Hg Al Fe W