Introdução Estudo das Ligações Quimicas

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UNIVERSIDADE DO EXTREMO SUL CATARINENSE - UNESC
Engenharia de Produção
Professora: Normélia
Aluno:..................................................................................
INTRODUÇÃO AO ESTUDO DAS LIGAÇÕES QUÍMICAS
Com exceção dos gases nobres, encontrados como átomos isolados na natureza, os átomos dos demais elementos químicos geralmente se encontram combinados, dando origem a inúmeras substancias químicas. A existência dessas substâncias indica uma tendência natural dos átomos: a de se combinarem uns com os outros segundo suas afinidades.
As unidades fundamentais que compõem uma substância são constituídas por agrupamentos de átomos ou íons que se ligam por meio de ligações químicas. Esses agrupamentos conferem às substâncias propriedades distintas, permitindo que as ligações sejam classificadas de acordo com essas propriedades. 
MODELO DO OCTETO E ESTABILIDADE DOS GASES NOBRES
A maioria dos átomos dos elementos representativos tende a apresentar a camada de valência completa quando formam substâncias.
Essa tendência, conhecida como modelo do octeto, foi elaborada a partir da observação de que apenas os átomos dos elementos pertencentes à família dos gases nobres são encontrados na natureza como átomos isolados, sem fazer ligação química. Além disso, os átomos de alguns elementos representativos apresentam, quando combinados, configuração eletrônica semelhante à de um gás nobre, com a camada de valência completa.
VALÊNCIA
O termo “valência” foi introduzido em meados do século XIX com o objetivo de explicar a capacidade de combinação dos elementos a partir de regras empíricas. Em linhas gerais, segundo o conceito clássico de valência:
Alguns elementos químicos apresentam Valencia variável, como, por exemplo o nitrogênio (N) e o fósforo(P), que podem apresentar valências 3 e 5. O cloro (Cl), por sua vez, pode apresentar valências 1, 3, 5 e 7 em diferentes compostos. 
A BUSCA POR CRITÉRIOS DE CLASSIFICAÇÃO DAS SUBSTÂNCIAS
As propriedades das substâncias fornecem ferramentas para a elaboração de modelos que permitam correlacionar a estrutura com a propriedades dos materiais. 
Substâncias iônicas: são más condutoras em estado sólido e conduzem corrente elétrica no estado líquido.
Substâncias moleculares: são más condutoras de corrente elétrica tanto no estado sólido como no liquido. 
Substâncias metálicas: são capazes de conduzir corrente elétrica tanto no estado sólido como no líquido. 
SUBSTÂNCIAS IÔNICAS
As substâncias iônicas geralmente são sólidas à temperatura ambiente e apresentam altas temperaturas de fusão e ebulição. Quando sólidas, são más condutoras de corrente elétrica, porém a conduzem quando fundidas ou dissolvidas em água. 
SUBSTÂNCIAS MOLECULARES 
Ao contrário das substâncias iônicas e metálicas, as quais geralmente são sólidas à temperatura ambiente, as moleculares podem se apresentar, nas condições ambientes, em qualquer um dos estados físicos (sólido, líquido ou gasoso). 
SUBSTÂNCIAS METÁLICAS
LIGAÇÕES METÁLICAS: Além da boa condutibilidade elétrica nos estados sólido e líquido, os metais apresentam alta condutibilidade térmica, em geral são brilhantes, maleáveis (podem ser moldados e transformados em lâminas sem quebrar) e dúcteis (podem ser transformados em fios).
Com exceção do mercúrio que é líquido, os metais são sólidos à temperatura ambiente.
MODELO DE LIGAÇÃO IÔNICA OU ELETROVALENTE E PROPRIEDADES DAS SUBSTÂNCIAS IÔNICAS
A ligação iônica é, portanto da atração eletrostática entre espécies de cargas opostas. Um sólido iônico é constituído por um aglomerado de cátions e ânions organizados com formas geométricas bem definidas, características de cada sólido, denominados retículos cristalinos.
FÓRMULA E NOMENCLATURA DE SUBSTÂNCIAS IÔNICAS
A fórmula química de um composto iônico representa a proporção expressa pelos menores números possíveis dos cátions e ânions que compõem o retículo cristalino. 
Os nomes dos compostos iônicos são dados da seguinte forma:
Nome do ânion + de + nome do cátion
DISSOLUÇÃO DE SUBSTÂNCIAS IÔNICAS EM ÁGUA
As substâncias iônicas são formadas por agregados de cátions (íons positivos) e ânions (íons negativos) que geralmente se encontram arranjados em uma rede tridimensional muito organizada (retículo cristalino). Em condições ambientes essas substâncias normalmente se encontram no estado sólido devido à intensa força de atração entre seus íons, os quais não são capazes de conduzir corrente elétrica.
Esse processo é chamado de dissociação iônica, e a solução obtida – determinada solução iônica – conduz eletricidade.
MODELO DE LIGAÇÃO COVALENTE E PROPRIEDADE DAS SUBSTÂNCIAS MOLECULARES
As substâncias moleculares em sua grande maioria são formadas pela união entre átomos de elementos não metálicos. Esses elementos são formados por átomos que, geralmente, apresentam alta energia de ionização e grande afinidade eletrônica.
Esse tipo de ligação química se forma por compartilhamento de elétrons da camada de valência dos átomos envolvidos. Os elétrons compartilhados são atraídos pelos núcleos dos dois átomos. É essa força de atração que os mantém unidos. 
Nas substâncias moleculares, os átomos compartilham elétrons da camada de valência, formando ligações covalentes. Cada para de elétrons compartilhado entre dois átomos representa uma ligação. 
O MODELO DE LEWIS
No desenho das estruturas de Lewis, cada elétron da camada de valência é representado por um ponto. Essa representação ficou conhecida por fórmula ou representações de Lewis.
As ligações covalentes entre os átomos podem ser representadas por essa fórmula. Cada par de elétrons compartilhado representa uma ligação química, ou seja, os elétrons pertencem à região da eletrosfera comum a cada par de átomos que estão unidos. 
Além da fórmula de Lewis, é comum representar as moléculas pela fórmula estrutural, em que cada ligação covalente equivale a um traço.
LIGAÇÕES SIMPLES, DUPLAS E TRIPLAS
Dois átomos podem compartilhar até três pares de elétrons entre si.
A ligação simples entre átomos ocorre quando eles compartilhas um par de elétrons. Se a ligação envolver dois ou três pares de eletros, é denominada ligação dupla ou ligação tripla, respectivamente.
OUTRO MODO DE COMPARTILHAR ELÉTRONS
Há possibilidade de um átomo que esteja com a camada completa compartilhar um par de elétrons com outro átomo. Ou seja, a ligação covalente não precisa ocorrer com a participação de um elétron proveniente de cada átomo. Essa ligação, que se da com a participação de elétrons de um único átomo, pode ser chamada covalente coordenada. 
SUBSTÂNCIAS MOLECULARES E SUBSTÂNCIAS DE REDE COVALENTE
A análise das propriedades físicas das substâncias formadas por ligações covalentes evidencia diferenças muito grandes entre os materiais. De maneira geral, as substâncias moleculares são isolantes elétricos tanto no estado sólido como no líquido.
As substâncias moleculares podem ser encontradas nos três estados físicos, nas condições ambientes. A sacarose, por exemplo, é sólida; a acetona e o etanol são líquidos; e o sulfeto de hidrogênio é um gás.
As substâncias moleculares são aquelas formadas por átomos ligados covalentemente entre si.
Entretanto, há um grupo de substâncias formadas pelos elementos não metálicos que apresenta altíssimas temperaturas de fusão e de ebulição e são insolúveis em praticamente todos os solventes. Representam esse grupo o diamante (C), a grafita (C), o dióxido de silício (SiO2) e o carbeto de silício (SiC).
Essas substâncias são conhecidas como sólidos covalentes ou sólidos de rede covalente. Seus átomos se unem por meio do compartilhamento de elétrons em uma estrutura de rede com um numero indeterminado e muito grande de átomos. Diferentemente das substâncias moleculares, não há moléculas independentes, mas um reticulo tridimensional. Essas substâncias têm altas temperaturasde ebulição (sempre superiores a 1000 ºC) e elevada dureza. 
IONIZAÇÃO DE SUBSTÂNCIAS MOLECULARES EM ÁGUA
As substâncias moleculares são formadas por estruturas que apresentam apenas ligações covalentes. Algumas dessas substâncias, quando dissolvidas em água, são capazes de conduzir eletricidade. 
O MODELO DA LIGAÇÃO METÁLICA
 Os metais são substâncias simples de elementos metálicos ou misturas homogêneas dessas substâncias – as ligas metálicas.
Os núcleos dos átomos de elementos metálicos apresentam, geralmente, baixa atração pelos elétrons da camada de valência, justificando os baixos valores de potencial de ionização, afinidade eletrônica e eletronegatividade.
Supõe-se que os átomos que apresentam essas características, quando se unem formem uma estrutura em que os elétrons da última camada não ficam restritos ao respectivo átomo, mas circulam por todo o material. Com a aproximação, os núcleos dos átomos vizinhos exercem pequena atração nos elétrons da camada de valência dos outros átomos, deixando esses elétrons mais “soltos”.
As principais características comuns dos metais podem ser explicadas por esse modelo, no qual, cátions dos elementos metálicos estão dispostos em um reticulo cristalino e elétrons circulam livremente entre eles. Esse modelo de ligação é conhecido como modelo do “mar de elétrons”, pois os cátions metálicos estão imersos nos elétrons livres. 
Essa liberdade de movimentação dos elétrons explica a condução de eletricidade (movimentação ordenada de carga) decorrente da aplicação de um potencial elétrico. 
O movimento dos elétrons pelo material aumenta a eficiência da condução do calor, facilitando a transferência de movimento entre os átomos. A maleabilidade pode ser explicada pelo rearranjo do retículo metálico devido à tensão mecânica: a aproximação dos cátions provocaria repulsões amenizadas pelo movimento dos elétrons, não ocorrendo ruptura do material, mas sim um deslizamento dos átomos e rearranjo do reticulo.