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LIGAÇÕES QUÍMICAS – Parte 1 Prof. Paulo Cesar Souza Pereira, MSc Química Geral Agronomia Engenharia Química Cursos: Disciplina: UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁ - UEM INTRODUÇÃO: Temos 23 milhões de compostos químicos catalogados. (Chemical Abstracts Service – CAS) Oficialmente são reconhecidos 112 elementos químicos. ?? ?? 23 Milhões de compostos Solução: infinitas diferentes combinações Como conciliar a ideia? Problema de estudo: Entender como os átomos se ligam uns aos outros. Se soubermos como os átomos se ligam podemos reproduzir as reações artificialmente! Pra que? Aplicação: Síntese de materiais Compostos de alta tecnologia Compostos simples e baratos Compostos interesse biológico Coisas que preciso saber: Natureza atômica Representações gráficas 11Na - sódio 17Cl - cloro Tipos de ligação químicas ➢ Ligação iônica ➢ Ligação covalente ➢ Ligação metálica De forma clássica temos: Vários modelos teóricos ➢ Ligação de hidrogênio: é ligação ou não é?? ➢ Modelo ligação de valência (iônica e covalente) ➢ Modelo do mar de elétrons (metálica) ➢ Modelo dos orbitais moleculares ➢ Ligação coordenada Desdobramentos: Regra do octeto: Um átomo ficará mais estável se tiver 8 elétrons em sua última camada. MODELO LIGAÇÃO DE VALÊNCIA Camada de valência: última camada do átomo, que contém elétrons. Apresenta exceções: Ex: 2He REGRA DO OCTETO Um átomo ficará mais estável se tiver a configuração do gás nobre mais próximo. COMO OS ÁTOMOS ATINGEM O OCTETO? ➢ Ganhando e- ➢ Compartilhando e- ➢ Perdendo e- Como os átomos atingem o octeto perdendo e- ? 11Na - sódio 11Na + - íon sódio REGRA DO OCTETO Tendências Perder e- Ganhar e- Estruturas de Lewis Representa-se apenas os elétrons da camada de valência. LIGAÇÕES IÔNICAS Ocorre pela atração eletrostática entre íons. LIGAÇÕES IÔNICAS Interações eletrostáticas: Cargas contrárias se atraem. Balanço energético das ligações Uma ligação química só ocorre se arranjo resultante tiver energia menor que a energia dos átomos separados. Conceitos envolvidos: Energia de ionização: energia mínima necessária pra remover um elétron do átomo no estado gasoso. Afinidade eletrônica: variação de energia que ocorre quando um elétron é adicionado a um átomo no estado gasoso. Balanço energético das ligações iônicas Como a formação da rede cristalina pode ser exotérmica? ∆H°f [ Na + ] = 496 kJ /mol ∆H°f [ Cl - ] = - 349 kJ /mol ∆H°f [ NaCl(s) ] = - 410,9 kJ /mol Balanço energético das ligações iônicas A atração eletrostática entre os íons de carga contrária causa a liberação de energia. A formação da rede cristalina causa a supressão da energia cinética dos íons. Entalpia de rede Energia necessária para separar em seus íons 1 mol de sólido iônico. Libera energia Absorve energia • maior ponto de fusão (e portanto de ebulição). • maior dureza do composto. • menos solúvel será o composto. Quanto maior a energia de rede: Comparação qualitativa entre as energias de rede Ordene os seguintes compostos iônicos em ordem crescente de energia de rede: NaF, Csl e CaO. Qual substância você esperaria ter a maior energia de rede, AgCl, CuO ou CrN? Cálculo da Energia de Rede: Ciclo de Born-Haber Na(s) + ½Cl2(g) NaCl(s) DHºf = -410,9 kJ/mol Na(g) DHsub Cl(g) Edis Cl-(g) Na+(g) AE EI Energia de rede= 788 kJ/mol DHºf = DHsub Edis EI AE En. Rede+ + + - Pela lei de Hess 108 kJ 122 kJ -349 kJ 496 kJ Energia de rede – Equação de Born-Mayer Cada composto tem seu próprio valor de energia de rede. NaF NaCl ∆Hrede = 910 kJ /mol ∆Hrede = 788 kJ /mol MgCl2 ∆Hrede = 2326 kJ /mol ε0 = 8,854x10 -12 J-1 C2 m-1 Z = carga e = 1,602x10-19 C NA = 6,022x10 23 mol-1 d* = 34,5 pm d = distância internuclear A = Cte de Madelung Caracteriza o efeito eletrostático líquido de todos os íons na rede cristalina. Constante de Madelung Depende do arranjo cristalino do sólido, quando a rede é formada. Exemplos de valores calculados para Constante de Madelung, de acordo com a geometria do retículo cristalino. Exemplo: A distância internuclear média dos íons, no cristal de cloreto de sódio do tipo halita é 283 pm. Usando as constantes tabeladas, estime a energia de rede deste sal.
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