Aula 03 Ligações química Biologia

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30/04/2018
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Ligações QuímicasLigações Químicas
ProfªProfª Anaildes Lago de CarvalhoAnaildes Lago de Carvalho
UNIVERSIDADE ESTADUAL DO SUDOESTE DA BAHIAUNIVERSIDADE ESTADUAL DO SUDOESTE DA BAHIA
DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS NATURAISDEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS NATURAIS
DISCIPLINA: QUÍMICA PARA BIOLOGIADISCIPLINA: QUÍMICA PARA BIOLOGIA
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Ligações QuímicasLigações Químicas
�� LigaçãoLigação químicaquímica:: éé aa forçaforça atrativaatrativa queque mantémmantém doisdois ouou
maismais átomosátomos unidosunidos..
�� LigaçãoLigação covalentecovalente:: resultaresulta dodo compartilhamentocompartilhamento dede
elétronselétrons entreentre doisdois átomosátomos.. NormalmenteNormalmente encontradaencontrada
entreentre elementoselementos nãonão--metálicosmetálicos..
�� LigaçãoLigação iônicaiônica:: resultaresulta dada transferênciatransferência dede elétronselétrons dede
umum metalmetal parapara umum nãonão--metalmetal..
��LigaçãoLigação metálicametálica:: éé aa forçaforça atrativaatrativa queque mantémmantém metaismetais
purospuros unidosunidos..
Ligações QuímicasLigações Químicas
33 44
oo ParaPara umum entendimentoentendimento atravésatravés dede figurasfiguras sobresobre aa
localizaçãolocalização dosdos ee-- emem umum átomoátomo,, representamosrepresentamos osos ee-- comocomo
pontospontos aoao redorredor dodo símbolosímbolo dodo elementoelemento..
oo OO númeronúmero dede ee-- disponíveisdisponíveis parapara aa ligaçãoligação éé indicadoindicado porpor
pontospontos desemparelhadosdesemparelhados..
oo EssesEsses símbolossímbolos sãosão chamadoschamados símbolossímbolos dede LewisLewis..
SímbolosSímbolos de Lewisde Lewis
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SímbolosSímbolos de Lewisde Lewis
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oo TodosTodos osos gasesgases nobresnobres,, comcom exceçãoexceção dodo He,He, têmtêm umauma
configuraçãoconfiguração ss22pp66..
oo AA regraregra dodo octetoocteto:: osos átomosátomos tendemtendem aa ganharganhar,, perderperder
ouou compartilharcompartilhar elétronselétrons atéaté queque eleseles estejamestejam rodeadosrodeados
porpor 88 ee-- dede valênciavalência..
oo CuidadoCuidado:: existemexistem váriasvárias exceçõesexceções àà regraregra dodo octetoocteto..
A A regraregra do do octetoocteto
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LigaçãoLigação IônicaIônica
oo ConsidereConsidere a a reaçãoreação entre o entre o sódiosódio e o e o clorocloro::
Na(Na(ss) + ½Cl) + ½Cl22((gg) ) →→ NaClNaCl((ss))∆∆HHººff = = --410,9 kJ410,9 kJ
88
LigaçãoLigação IônicaIônica e e EnergiaEnergia
�� AA reaçãoreação éé violentamenteviolentamente exotérmicaexotérmica
�� OO NaClNaCl éé maismais estávelestável dodo queque osos elementoselementos queque oo
constituemconstituem
�� SódioSódio perdeuperdeu umum elétronelétron parapara sese transformartransformar emem NaNa++ ee
oo clorocloro ganhouganhou oo elétronelétron parapara sese transformartransformar emem ClCl--
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�� CompostosCompostos iônicosiônicos sãosão estáveisestáveis:: atraçãoatração entreentre íonsíons dede
cargascargas opostasopostas
�� AA atraçãoatração mantémmantém osos íonsíons unidos,unidos, formandoformando umum arranjoarranjo
ouou rederede
LigaçãoLigação IônicaIônica e e EnergiaEnergia
1010
�� EnergiaEnergia dede rederede:: energiaenergia necessárianecessária parapara separarseparar umum
molmol dede umum compostocomposto sólidosólido iônicoiônico emem íonsíons gasososgasosos
NaClNaCl((ss)) →→ NaNa++((gg)) + + ClCl--((gg)) ∆∆HH = +788 kJ/mol= +788 kJ/mol
�� DependeDepende dasdas cargascargas ee tamanhostamanhos dosdos íonsíons
�� K=K= 88,,9999 xx 101099 JJ m/Cm/C22
E = k
Q1Q2
d
LigaçãoLigação IônicaIônica e e EnergiaEnergia
•• QQ11 ee QQ22 sãosão asas cargascargas
nasnas partículaspartículas ..
•• dd éé aa distânciadistância entreentre
seusseus centroscentros..
1111
�� AsAs fortesfortes atraçõesatrações fazemfazem comcom queque aa maioriamaioria dosdos
compostoscompostos iônicosiônicos sejamsejam durosduros ee quebradiços,quebradiços, comcom altosaltos PP..FF..
�� ColoqueColoque osos seguintesseguintes compostoscompostos emem ordemordem crescentecrescente dede
energiaenergia dede rederede:: NaFNaF,, CsICsI ee CaOCaO
�� AproveiteAproveite ee coloquecoloque estesestes tambémtambém:: AgCAgCll,, MgOMgO ee SrOSrO
LigaçãoLigação IônicaIônica e e EnergiaEnergia
1212
LigaçãoLigação IônicaIônica e e EnergiaEnergia
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Na (s) + ½ Cl2 (g)
Na (g) + ½ Cl2 (g)
Na (g) + Cl (g)
Na+ (g) + e- + Cl (g)
Na+ (g) + Cl− (g)
NaCl(s)
En
er
gi
a
∆ H sublimação
∆ H dissociação
∆ H ionização
∆ H afinidade eletr.
∆ H redeNa (s) + ½ Cl2 (g)
Na (g) + ½ Cl2 (g)
Na (g) + Cl (g)
Na+ (g) + e- + Cl (g)
Na+ (g) + Cl− (g)
NaCl(s)
En
er
gi
a
∆ H sublimação
∆ H dissociação
∆ H ionização
∆ H afinidade eletr.
∆ H rede
Ciclo de BornCiclo de Born--HaberHaberCiclo de BornCiclo de Born--HaberHaber
1313
Energia para 
formar NaCl (s)
14
Na (s) + ½ Cl2 (g)
Na (g) + ½ Cl2 (g)
Na (g) + Cl (g)
Na+ (g) + e- + Cl (g)
Na+ (g) + Cl− (g)
NaCl(s)
En
er
gi
a
∆ H sublimação
∆ H dissociação
∆ H ionização
∆ H afinidade eletr.
∆ H rede
∆ H formação
Ciclo de BornCiclo de Born--HaberHaberCiclo de BornCiclo de Born--HaberHaber
1414
15
∆ H sub. ∆ H dis.∆ H ion. ∆ H af. eletr. ∆ H rede∆ H formação = + ++ +
∆ H sublimação = Entalpia de sublimação do Na = + 107,3 kJ mol-1
∆ H ionização = Energia de ionização do Na = + 496,0 kJ mol-1
∆ H dissociação = Energia de dissociação do Cl = + 121,7 kJ mol-1
∆ H af. eletrônica = Afinidade eletrônica do Cl = - 349,0 kJ mol-1
∆ H rede = Energia de rede do NaCl = - 786,0 kJ mol-1
∆ H formação = Energia de formação do NaCl = - 411,0 kJ mol-1
Ciclo de BornCiclo de Born--HaberHaberCiclo de BornCiclo de Born--HaberHaber
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Ligação covalenteLigação covalenteLigação covalenteLigação covalente
�� QuandoQuando doisdois átomosátomos similaressimilares sese ligamligam,, nenhumnenhum delesdeles temtem
tendênciatendência aa perderperder ouou ganharganhar umum elétronelétron
�� EstesEstes átomosátomos compartilhamcompartilham parespares dede elétronselétrons parapara queque
cadacada umum atinjaatinja oo octetoocteto
�� CadaCada parpar dede elétronselétrons compartilhadocompartilhado constituiconstitui umauma ligaçãoligação
químicaquímica
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�� LigaçãoLigação covalentecovalente:: formadaformada pelopelo compartilhamentocompartilhamento dede
elétronselétrons
Átomos
isolados
Átomos ligados
En
er
gi
a
Menos estáveis
Mais estáveis
Distância interatômica
Combinação entre átomos, moléculas e íons onde cada
espécie química procura uma maior estabilidade.
LigaçãoLigação covalentecovalente
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19
�� EstruturasEstruturas dede LewisLewis:: cadacada parpar dede elétronselétrons emem umauma ligaçãoligação
éé representadorepresentado porpor umauma únicaúnica linhalinha
Cl + Cl Cl Cl
Cl Cl H F H O
H
H N H
H
CH
H
H
H
19 20
�� LigaçõesLigações múltiplasmúltiplas:: maismais dede umum parpar dede elétronselétrons éé
compartilhadocompartilhado entreentre doisdois átomosátomos
�� UmUm parpar dede elétronselétrons compartilhadocompartilhado == ligaçãoligação simplessimples (H(H22))
�� DoisDois parespares dede elétronselétrons compartilhadoscompartilhados == ligaçãoligação dupladupla
(O(O22))
�� TrêsTrês parespares dede elétronselétrons compartilhadoscompartilhados == ligaçãoligação triplatripla
(N(N22))
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�� AA distânciadistância entreentre osos átomosátomos ligadosligados diminuidiminui comcom oo
aumentoaumento dodo númeronúmero dede parespares dede elétronselétrons compartilhadoscompartilhados..
NN
1,47
NN
NN
Comprimento da ligação (Å)
1,24
1,10
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Polaridadede ligações Polaridade de ligações 
e e eletronegatividadeeletronegatividade
Polaridade de ligações Polaridade de ligações 
e e eletronegatividadeeletronegatividade
�� EmEm umauma ligaçãoligação covalentecovalente,, osos elétronselétrons estãoestão
compartilhadoscompartilhados
�� LigaçãoLigação covalentecovalente apolarapolar:: osos elétronselétrons estãoestão igualmenteigualmente
compartilhadoscompartilhados entreentre osos doisdois átomosátomos
�� NoNo entantoentanto,, existemexistem ligaçõesligações covalentescovalentes nasnas quaisquais osos
elétronselétrons estãoestão maismais próximospróximos aa umum átomoátomo dodo queque aa outrooutro
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�� LigaçãoLigação covalentecovalente polarpolar:: umum dosdos átomosátomos exerceexerce maiormaior
atraçãoatração pelospelos elétronselétrons ligantesligantes queque oo outrooutro
�� EletronegatividadeEletronegatividade:: HabilidadeHabilidade dede umum átomoátomo emem atrairatrair
elétronselétrons parapara sisi emem umauma ligaçãoligação
Polaridade de ligações Polaridade de ligações 
e e eletronegatividadeeletronegatividade
Polaridade de ligações Polaridade de ligações 
e e eletronegatividadeeletronegatividade
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�� ComoComo variavaria aa eletronegatividadeeletronegatividade dosdos átomosátomos nana TabelaTabela
PeriódicaPeriódica??
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�� AA diferençadiferença nana eletronegatividadeeletronegatividade entreentre doisdois átomosátomos éé
umauma medidamedida dada polaridadepolaridade dede ligaçãoligação
�� LigaçãoLigação covalentecovalente apolarapolar:: ∆∆ EletronegatividadeEletronegatividade próximapróxima aa
00,,00
FF22 , , ∆∆ EletronegatividadeEletronegatividade = = 4,0 4,0 –– 4,0 = 0,04,0 = 0,0
Polaridade de ligações Polaridade de ligações 
e e eletronegatividadeeletronegatividade
Polaridade de ligações Polaridade de ligações 
e e eletronegatividadeeletronegatividade
25 2626
�� LigaçãoLigação covalentecovalente polarpolar:: ∆∆ EletronegatividadeEletronegatividade próximapróxima aa
22,,00
HF , HF , ∆∆ EletronegatividadeEletronegatividade = = 4,0 4,0 –– 2,1 = 1,92,1 = 1,9
�� LigaçãoLigação iônicaiônica:: ∆∆ EletronegatividadeEletronegatividade próximapróxima aa 33,,00
LiFLiF , , ∆∆ EletronegatividadeEletronegatividade = = 4,0 4,0 –– 1,0 = 3,01,0 = 3,0
Polaridade de ligações Polaridade de ligações 
e e eletronegatividadeeletronegatividade
Polaridade de ligações Polaridade de ligações 
e e eletronegatividadeeletronegatividade
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�� QuantoQuanto maiormaior aa diferençadiferença dede eeletronegatividadeletronegatividade,, maismais
polarpolar aa ligaçãoligação
�� AA ligaçãoligação iônicaiônica éé umum casocaso extremoextremo dada ligaçãoligação covalentecovalente
polarpolar
�� HFHF éé umauma moléculamolécula covalentecovalente polarpolar
H F
δ+ δ-
H F
+
H Fx
Polaridade de ligações Polaridade de ligações 
e e eletronegatividadeeletronegatividade
Polaridade de ligações Polaridade de ligações 
e e eletronegatividadeeletronegatividade
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Polaridade de ligações Polaridade de ligações 
e e eletronegatividadeeletronegatividade
Polaridade de ligações Polaridade de ligações 
e e eletronegatividadeeletronegatividade
� A extremidade positiva (ou polo) em uma ligação polar é
representada por δ+ e o polo negativo por δ-
� Como existem duas ‘extremidades’ diferentes da molécula, o
HCl é chamado de dipolo
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�� MMomentoomento de de dipolodipolo,, µµ, é a , é a ordemordem de de grandezagrandeza do do dipolodipolo: : 
µµµµµµµµ = = Q.rQ.r
�� QQ éé aa grandezagrandeza dasdas cargascargas (Coulomb)(Coulomb) ee rr aa distânciadistância
entreentre asas cargascargas
Polaridade de ligações Polaridade de ligações 
e e eletronegatividadeeletronegatividade
Polaridade de ligações Polaridade de ligações 
e e eletronegatividadeeletronegatividade
29 3030
�� EstruturasEstruturas dede LewisLewis (pares(pares ligantesligantes ee nãonão--ligantes)ligantes)
Estruturas de Lewis 
e carga formal
Estruturas de Lewis 
e carga formal
+H H HH2 or H HH
+Cl2 or Cl ClClCl ClCl
or
methane
C
H
H H
H
H C
H
H
H
N NN N or
N2
Estruturas de LewisEstruturas de Lewis
F F N NO
HH
O
P O
O
O
3-
Br O
O
O
-
�� EstruturasEstruturas dede LewisLewis (pares(pares ligantesligantes ee nãonão--ligantes)ligantes)
Estruturas de Lewis 
e carga formal
Estruturas de Lewis 
e carga formal
3131
SeSe aa estruturaestrutura éé umum íon,íon, adicionamosadicionamos ouou subtraímossubtraímos
elétronselétrons parapara fornecerfornecer aa cargacarga apropriadaapropriada
Estruturas de LewisEstruturas de Lewis
1.1. DeterminaDetermina oo nºnº totaltotal dosdos ee-- dede valênciavalência
(Ex.: CH(Ex.: CH33F → 4 p/ o F → 4 p/ o CC, 3 p/ o , 3 p/ o HH e 7 p/ oe 7 p/ o FF).).
22.. UseUse oo nºnº dede ee-- dede valênciavalência parapara formarformar ligaçõesligações ee
completecomplete oo octetoocteto comcom ee-- livreslivres..
33.. SeSe depoisdepois queque todostodos osos ee-- tiveremtiverem sidossidos designadosdesignados
algumalgum átomoátomo (que(que nãonão oo HH)) nãonão tivertiver oo octetoocteto completo,completo,
useuse oo elétronelétron livrelivre parapara formarformar aa dupladupla ligaçãoligação..
Ex.: HEx.: H22CO, HNOCO, HNO22, C, C22HH44, C, C22HH22
Ex.: NHEx.: NH44++ 3232
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Estruturas de LewisEstruturas de Lewis
3333
Carga Formal Carga Formal 
�� ÉÉ umum procedimentoprocedimento dede contabilidadecontabilidade eletrônicaeletrônica.. ElaEla permitepermite
determinardeterminar aa localizaçãolocalização dede umauma cargacarga nana moléculamolécula assimassim comocomo
compararcomparar váriasvárias estruturasestruturas dede LewisLewis possíveis,possíveis, ee determinardeterminar
qualqual aa estruturaestrutura queque maismais sese adéquaadéqua parapara descreverdescrever aa moléculamolécula
(ou(ou íoníon composto)composto)..
Carga Formal = nº eCarga Formal = nº e-- de valência de valência -- (nº e(nº e-- não ligantes + não ligantes + 
1/21/2 nº enº e-- ligantes)ligantes)
Ex.: NH3 e NH4+
3434
� Carga formal do C: 4 – (2 + 3) = -1
� Carga formal do N: 5 – (2 + 3) = 0
C N
C N
-1 0
� A soma das cargas formais é igual à carga total da espécie
Carga Formal Carga Formal 
3535
�� DuasDuas estruturasestruturas sãosão possíveispossíveis parapara oo COCO22
C OO C OO
�� AA estruturaestrutura maismais estávelestável tem,tem, emem ordemordem dede prioridadeprioridade::
11)) ÁtomosÁtomos comcom cargascargas formaisformais muitomuito próximaspróximas aa zerozero
22))CargasCargas negativasnegativas localizadaslocalizadas emem átomosátomos eletronegativoseletronegativos
C OO C OO
0 0 0 -1 0 +1
Carga Formal Carga Formal 
3636
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�� TrêsTrês estruturasestruturas possiveispossiveis dodo íoníon tiocianatotiocianato..
C SN C SN C SNC SN C SN C SN
3737
Carga Formal Carga Formal 
Determine as cargas formais dos átomos em cada estrutura.
Qual estrutura de Lewis deve ser preferencial?
S
O
O HO
H
O
S
O
O HO
H O
S
O
O HO
H O
S
O
O HO
H O
2
0
0
-1
-1
0
0
0
00 0
0
0
0
Carga Formal Carga Formal 
3838
�� AlgumasAlgumas moléculasmoléculas nãonão sãosão bembem representadasrepresentadas pelaspelas
estruturasestruturas dede LewisLewis
�� AsAs estruturasestruturas dede LewisLewis parapara oo ozônioozônio apresentamapresentam umauma ligaçãoligação
simplessimples ((maismais longalonga)) ee umauma oo dupladupla ((maismais curtacurta))
Estruturas de ressonânciaEstruturas de ressonânciaEstruturas de ressonânciaEstruturas de ressonância
O
O
O
O
O
O
3939
�� MasMas,, nana estruturaestrutura observadaobservada experimentalmenteexperimentalmente,, oo ozônioozônio
apresentaapresenta duasduas ligaçõesligações idênticasidênticasEstruturas de ressonânciaEstruturas de ressonânciaEstruturas de ressonânciaEstruturas de ressonância
4040
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�� ParaPara representarrepresentar adequadamenteadequadamente aa moléculamolécula dodo ozônioozônio,, devedeve--sese
utilizarutilizar estruturasestruturas dede ressonânciaressonância
�� AA médiamédia entreentre asas estruturasestruturas dede ressonânciaressonância correspondecorresponde àà
estruturaestrutura observadaobservada
O
O
O
O
O
O
Estruturas de ressonânciaEstruturas de ressonânciaEstruturas de ressonânciaEstruturas de ressonância
4141
11.. MoléculasMoléculas comcom númeronúmero ímparímpar dede elétronselétrons
�� PoucosPoucos casoscasos:: CCllOO22,, NO,NO, NONO22
Exceções à regra do octetoExceções à regra do octetoExceções à regra do octetoExceções à regra do octeto
N O N O
4242
22.. MoléculasMoléculas nasnas quaisquais umum átomoátomo temtem menosmenos dede umum octetoocteto
�� PoucosPoucos casoscasos:: compostoscompostos dede boroboro ee berílioberílio
F
B
F
F
Exceções à regra do octetoExceções à regra do octetoExceções à regra do octetoExceções à regra do octeto
4343
33.. MoléculasMoléculas nasnas quaisquais umum átomoátomo temtem maismais dede umum octetoocteto
–– expansãoexpansão dodo octetoocteto
�� ObservadaObservada emem algunsalguns casoscasos parapara elementoselementos dodo 33ºº
períodoperíodo dada tabelatabela PeriódicaPeriódica emem diantediante
�� EstesEstes elementoselementos podempodem utilizarutilizar orbitaisorbitais dd parapara
acomodaracomodar elétronselétrons adicionaisadicionais
4444
Exceções à regra do octetoExceções à regra do octetoExceções à regra do octetoExceções à regra do octeto
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3s 3p
�� ExemploExemplo:: fósforofósforo (P)(P)
3d
�� PCPCll55,, AsFAsF66--,, IClICl44--,, POPO4433--
4545
Exceções à regra do octetoExceções à regra do octetoExceções à regra do octetoExceções à regra do octeto