Química Geral: Aula 8 (Ligação Iônica) - Prof. Gilson de Freitas Silva

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Ligação Química – Ligação Iônica 
Prof. Fernanda Gomes de Mendonça 
 
Tutor: Prof. Gilson de Freitas Silva 
1 
Universidade Federal de Minas Gerais 
Instituto de Ciências Exatas 
Departamento de Química 
Ligação Química 
2 
 As propriedades das substâncias são determinadas em grande parte pelas 
ligações químicas que mantêm seus átomos unidos. 
Átomos ligam-se uns aos outros Energia é liberada neste processo 
As configurações eletrônicas dos átomos controlam as suas combinações. 
Os elétrons envolvidos em ligações químicas são os elétrons de valência. 
 Três tipos de ligações químicas: 
1. Ligação Iônica 
2. Ligação Covalente 
3. Ligação Metálica 
Ligação Química 
3 
 O arranjo resultante da ligação de dois núcleos e seus elétrons tem menor 
energia total (U) que a dos átomos separados. 
Ligação Iônica 
4 
 Atração eletrostática entre íons com cargas opostas 
Na(s) + ½ Cl2(g)  NaCl(s) ΔH
0
f = - 410,9 kJ 
𝐸𝑒𝑙 = κ
𝑄1𝑄2
𝑑
 
𝐸𝑒𝑙 =
𝑍1𝑍2 𝑒
2
4𝜋𝜀0𝑟
 
5 
Ligação Iônica 
 Energia de rede Equação de Born-Landé (Born-Meyer): fornece a energia 
de rede considerando o arranjo tridimensional dos átomos em um composto 
iônico. 
𝐸𝑟𝑒𝑑𝑒 =
𝑁𝐴𝐴𝑍1𝑍2 
𝑒2
 
4𝜋𝜀0𝑟
 1 − 1
𝑛
 
NA = número de Avogadro 
A = constante de Madelung 
ε0 = permissividade no vácuo 
n = expoente de Born 
εo = 8,854 x 10
-12 C2 N-1 m-2 
Constantes de Madelung 
Tipo de estrutura A 
CsCl 1,763 
CaF2 2,519 
NaCl 1,748 
TiO2 2,404 
CdI2 2,355 
Expoentes de Born 
Configuração do íon n 
He 5 
Ne 7 
Ar, Cu+ 9 
Kr, Ag+ 10 
Xe, Au+ 12 
6 
Energias de rede dos compostos iônicos 
𝐸𝑟𝑒𝑑𝑒 =
𝑁𝐴𝐴𝑍1𝑍2 
𝑒2
 
4𝜋𝜀0𝑟
 1 − 1
𝑛
 
7 
Ligação Iônica 
 Arranjos dos sólidos iônicos 
8 
Exemplo 1 
Calcule o valor da energia de rede para o composto NaF(s). Suponha que ele 
apresenta uma separação interiônica de 2,31  10-10 m. Dado e = 1,602 x 10-19 C. 
O NaF tem a estrutura do NaCl. 
𝐸𝑟𝑒𝑑𝑒 =
𝑁𝐴𝐴𝑍1𝑍2 
𝑒2
 
4𝜋𝜀0𝑟
 1 − 1
𝑛
 
Constantes de Madelung 
Tipo de estrutura A 
CsCl 1,763 
CaF2 2,519 
NaCl 1,748 
TiO2 2,404 
CdI2 2,355 
Expoentes de Born 
Configuração do íon n 
He 5 
Ne 7 
Ar, Cu+ 9 
Kr, Ag+ 10 
Xe, Au+ 12 
εo = 8,854 x 10
-12 C2 N-1 m-2 
9 
Ciclo de Born-Haber 
Determinação da Erede 
10 
Exemplo 2 
Construa o Ciclo de Born-Haber para o sólido iônico CaCl2, indicando todas as 
etapas. A partir dos dados contidos no quadro abaixo, determine o valor da 
energia de rede para esse composto. O cloro (Cl2) é um gás quando se considera o 
estado padrão. 
Espécie Química Dados (kJ mol-1) 
Ca(g) H0f = 178,20 
Ca+(g) 1ª EI = 590,00 
Ca2+(g) 2ª EI = 1145,0 
Cl(g) H0f = 121,68 
Cl‒(g) AE = ‒ 349,00 
CaCl2(s) H
0
f = ‒ 795,80 
11 
Exemplo 3 
Construa o Ciclo de Born-Haber para o sólido iônico FeI2, indicando todas as 
etapas. A partir dos dados contidos no quadro abaixo, determine o valor da 
energia de rede para esse composto. O iodo (I2) é um sólido quando se considera o 
estado padrão. 
Espécie Química Dados (kJ mol-1) 
Fe(g) H0f = + 416,3 
Fe+(g) 1ª EI = + 762,5 
Fe2+(g) 2ª EI = + 1562 
I2(g) H
0
f = + 62,40 
I(g) EL = + 151,1 
I‒(g) AE = ‒ 295,2 
Fel2(s) H
0
f = ‒ 113,0 
12 
Exemplo 4 
Construa o Ciclo de Born-Haber para o sólido iônico MgBr2, indicando todas as 
etapas. A partir dos dados contidos no quadro abaixo, determine o valor da 
energia de rede para esse composto. O bromo (Br2) é um líquido quando se 
considera o estado padrão. 
Espécie Química Dados (kJ mol-1) 
Mg(g) H0f = + 147,1 
Mg+(g) 1ª EI = + 737,7 
Mg2+(g) 2ª EI = + 1451 
Br(g) H0f = + 111,9 
Br‒(g) AE = ‒ 324,5 
MgBr2(s) H
0
f = ‒ 524,3 
13 
Símbolos de Lewis 
 Forma simplificada de mostrar os elétrons de valência quando os átomos 
formam ligações: 
H N O Cl Mg 
14 
Ligação Iônica e Polarizabilidade: Caráter Covalente 
 A polarizabilidade de um átomo ou íon pode ser entendida como a capacidade 
de distorção da nuvem eletrônica dessa espécie por um campo elétrico (tal 
como de um íon/átomo vizinho). 
 Todas as ligações iônicas tem algum caráter de ligação covalente. Como as 
cargas positivas do cátion atraem os elétrons do ânion, a nuvem eletrônica 
do ânion distorce-se na direção do cátion. 
15 
Ligação Iônica e Polarizabilidade: Caráter Covalente 
 Os modelos de ligações iônica e covalente são modelos extremos da ligação. 
Dentre os compostos iônicos não existem compostos que sejam 100% 
iônicos, todos apresentam certo caráter covalente. Assim como, existem 
compostos moleculares com caráter iônico.