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Química Prof. Arilson Ligações químicas Introdução A química é a ciência que estuda a matéria e as suas transformações. Mas como a matéria se transforma? A matéria é transformada pela quebra e pela formação de ligações químicas, ou seja, por reações químicas. Por isso, o estudo das forças que agem entre os átomos de uma substância é essencial para um bom entendimento da Química e das reações químicas. Existem três tipos de ligações químicas: iônica, covalente e metálica. A regra do octeto Por que os átomos se ligam? Desde o final século 19 os químicos perceberam que os átomos não são encontrados de forma isolada na Natureza. Isso os levou a concluir que os átomos se ligam para adquirir estabilidade, seguindo a tendência natural do universo de caminhar no sentido de se ter menor energia. Portanto, podemos fazer a seguinte generalização: Quando os átomos estabelecem uma ligação química, ocorre uma liberação de energia e um consequente aumento de estabilidade. No entanto, esse argumento não vale para um grupo de átomos da tabela periódica, os gases nobres (grupo 18). Esses gases são encontrados, em condições ambientes, na forma de átomos isolados muito estáveis. Os gases nobres não apresentam tendência de reagir e, justamente por esse motivo, ficaram desconhecidos por séculos. Mas o que esses átomos possuem para serem estáveis? Em 1916 dois cientistas um alemão, Walter Kossel (1888-1956), e um americano, Gilbert Newton Lewis (1875-1946), concluíram que a estabilidade desses átomos estava relacionada ao fato de apresentarem o último nível de energia (camada de valência) com oito elétrons. Lewis e Kossel perceberam que a estrutura eletrônica dos demais átomos nas substâncias conhecidas, eram semelhantes às dos gases nobres, ou seja, possuíam oito elétrons no último nível de energia. Assim surgiu a famosa Regra do Octeto, que diz: “Os átomos tendem a ganhar perder ou compartilhar elétrons até que tenham oito elétrons (octeto) no último nível de energia, ou dois elétrons (dubleto) quando possuem apenas o primeiro nível de energia” Com exceção do hélio que possui dois elétrons na sua única camada, todos os gases nobres a camada de valência com oito elétrons. Existem muitas exceções à regra do octeto, ela se aplica principalmente aos elementos representativos. Mas ela é uma ferramenta útil para o início do estudo das ligações entre os átomos no ensino médio. Portanto, não se assuste quando encontrar substâncias que desobedecem a essa regra, pois ela, na verdade é uma tendência. Ligação iônica ou eletrovalente A ligação iônica resulta da transferência de elétrons da camada de valência de um átomo para a camada de valência de outro átomo. Os compostos iônicos geralmente são formados pela combinação de metais (perdem elétrons) com ametais (ganham elétrons). Os sólidos iônicos formados nessa combinação não possuem moléculas discretas. Suas estruturas sempre possuem um grande número de íons positivos e negativos intercalados. Nos retículos, os cátions sempre estão circundados por ânions e vice-versa. Esse arranjo maximiza as forças de atração e minimiza as forças de repulsão. O retículo é a unidade de repetição do cristal iônico. “Reticulo cristalino” Juntando os íons: fórmula mínima Toda ligação iônica forma um sistema eletricamente neutro. Por isso, podemos usar a seguinte regra geral de formulação, denominada regra do entrecruzar. Veja: O valor numérico da carga do cátion é o índice de atomicidade do ânion e vice-versa. Essa regra garante a igualdade das cargas elétricas positivas e negativas no composto iônico formado. A fórmula obtida é a fórmula mínima ou empírica do composto iônico, que indica a menor proporção entre os íons no retículo cristalino. Observe os exemplos a seguir: A regra de entrecruzar também pode ser utilizada para íons poliatômicos. Observe os exemplos: arilsonmartino@hotmail.com 2 A fórmula de um composto iônico sempre representa a menor proporção entre os íons. Portanto, depois de usar a regra do entrecruzar, você precisa dividir os índices de atomicidade por um fator comum para mostrar a menor proporção, se possível. Observe os exemplos: Com base na regra do octeto, podemos prever as valências (cargas elétricas) dos metais e ametais representativos da tabela periódica. As cargas elétricas dos elementos representativos em uma ligação iônica são determinadas pelo número de elétrons que os átomos devem perder ou ganhar para atingir o octeto. No caso dos metais, o octeto é alcançado mais facilmente pela perda de elétrons. No caso dos ametais, pelo ganho. Os íons mais importantes dessas famílias estão representados a seguir. Veja: São raros os compostos iônicos formados pelos elementos C,Si e Ge do grupo 14.Dois exemplos mais importantes são o carbeto de cálcio(CaC2) e o metaneto de alumínio(Al4C3).Veja: hidrogênio também pode formar compostos iônicos. Devido a sua alta eletronegatividade em relação aos metais, ele recebe um elétron formando um ânion denominado hidreto,que possui um dubleto de elétrons na camada de valência.Veja: Portanto, as principais cargas elétricas dos elementos representativos em uma ligação iônica são: Propriedades dos compostos iônicos ➢ Todo composto iônico é sólido nas CNTP. ➢ Os compostos iônicos são duros, porém quebradiços. O deslocamento de uma camada de íons em relação à outra coloca íons de mesma carga lado a lado. Isso gera uma grande força repulsiva,que resulta na clivagem do cristal. ➢ Possuem altos pontos de fusão e ebulição. ➢ São isolantes elétricos no estado sólido, pois os íons ocupam posições fixas no retículo cristalino. Porém, são condutores nos estados líquido e gasoso. A condução elétrica nesses estados, pode ser explicada pela mobilidade dos íons, que movimentam-se carregando a corrente elétrica. ➢ Muitos são solúveis em solventes polares como a água. No entanto, essa propriedade não é exibida por um grande número de sólidos iônicos. ➢ Soluções de compostos iônicos conduzem corrente elétricas (soluções eletrolíticas). Atenção ! Compostos iônicos importantes: NaCl = sal de cozinha NaOH = hidróxido de sódio (soda cáustica) CaO = óxido de cálcio (cal virgem ou viva) Al2O3 = óxido de alumínio (extraído do minério Bauxita) Fe2O3 = óxido de ferro III (extraído do minério hematita)
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