aula 11- ligacao ionica

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LIGAÇÃO IÔNICAÇ
Ligação Química
O desenvolvimento da tabela periódica e oO desenvolvimento da tabela periódica e o
conceito de configuração eletrônica permitiu aos
químicos uma base lógica para explicar aquímicos uma base lógica para explicar a
formação de compostos e moléculas.
Uma ligação química é um conjunto de forçasUma ligação química é um conjunto de forças
que mantém os átomos unidos entre si, dando
origem aos compostos Em todos os tipos deorigem aos compostos. Em todos os tipos de
ligação química as forças de interação são
i l t d t l t tátiessencialmente de natureza eletrostáticas.
9 Símbolos de Lewis: representação dos elétrons de valência como
pontos ao redor do símbolo do elemento químico.
9 Regra do Octeto: os átomos ligados tendem a assumir a9 Regra do Octeto: os átomos ligados tendem a assumir a
configuração eletrônica dos gases nobres (muito limitada!).
3
LewisLewis
Os átomos interagem 
d f lde forma a alcançar 
uma configuração 
eletrônica mais 
estável.
Ensino Médio/Química/v1/cap7/configuração eletronica e tabela periodica
LIGAÇÃOLIGAÇÃO IÔNICAIÔNICA
“Transferência” de elétrons entre átomos com grande 
diferença de eletronegatividade (> 1,7)
Os compostos iônicos geralmente são:Os compostos iônicos geralmente são:
duros, quebradiços, solúveis em solventes polares, maus 
condutores de eletricidade no estado sólido e apresentam 
temperaturas de fusão e ebulição elevadastemperaturas de fusão e ebulição elevadas.
Ligação Iônica
Na(s) +  ½ Cl2(g) →  NaCl(s) ΔH0f = − 410,9 kJ mol‐1
A estabilidade termodinâmica das substâncias iônicas é A estabilidade termodinâmica das substâncias iônicas é 
maior quando:maior quando:
• não é elevada a energia gasta na ionização do metal;
• é elevada a energia liberada na adição do elétron ao não• é elevada a energia liberada na adição do elétron ao não-
metal.
Entretanto, mesmo no caso mais favorável (CsF), o 
processo de formação de íons a partir de substância processo de formação de íons a partir de substância 
simples no estado padrão é sempre bastante 
endotérmico. 
Como explicar, então, a estabilidade destes compostos?
9 Forças atrativas vs forças repulsivas.
9
Energia de RedeEnergia de Redegg
Energia liberada quando um número apropriado de íons gasosos é
reunido para formar um mol do sólido iônico correspondente a 0 Kreunido para formar um mol do sólido iônico correspondente, a 0 K.
Ciclo de BornCiclo de Born--Haber para o KClHaber para o KCl
122122
KK++(g)(g) + e+ e‐‐(g)(g) + Cl+ Cl (g)(g)
N A Z+ Z- e2
4πε rEr = (1-1/n)
Born‐Landé
KK++(g)(g) + e+ e‐‐(g)(g) + ½ Cl+ ½ Cl2 (g)2 (g)
425425
‐‐355355
‐ ‐
1 1
) )
4πεor
KK++(g)(g) + Cl+ Cl‐‐ (g)(g)
KK(g)(g) + ½ Cl+ ½ Cl2 (g)2 (g)
i
a
 
(
k
J
 
.
 
m
o
l
i
a
 
(
k
J
 
.
 
m
o
l
‐ ‐
KK(s)(s) + ½ Cl+ ½ Cl2 (g)2 (g)
438438 ‐‐ xx
8989
E
n
e
r
g
i
E
n
e
r
g
i
Entalpia de RedeEntalpia de Rede
719 (kJ mol719 (kJ mol‐‐1)1)
KClKCl (s)(s)
719 (kJ . mol719 (kJ . mol‐‐1)1)
Estrutura Cristalina Cúbica de Estrutura Cristalina Cúbica de 
Face CentradaFace Centrada
9Equação de Born‐Landé: considera os arranjos dos átomos nos
compostos iônicos.
Substituindo o termo Z+Z+ por ‐Z+Z–
E=const(‐1/r)E const( 1/r)
11
Retículo Cristalino: conjunto de íons positivos e negativos, extremamente 
organizado, que apresenta um arranjo definido ao redor de cada íon, bem 
como uma distância constante que separa quaisquer íons vizinhos.
Cela Unitária: conjunto mínimo de íons que deve corresponder à menor 
subdivisão possível do cristal, que ainda mantém as características tais p , q
como número de vizinhos e distância entre os mesmos.
Constante de Constante de MadelungMadelung (A(A):):
depende da geometria de arranjo dos íons
Estrutura Constante de Madelung (A)
Cloreto de Césio (CsCl) 1,76267( ) ,
Cloreto de Sódio (NaCl) 1,74756
Blenda (ZnS) 1 63806Blenda (ZnS) 1,63806
Wurtzita (ZnS) 1,64132
Fluorita (CaF2) 2,51939
Rutilo (TiO2) 2,408(*)
Córindon (Al2O3) 2,1719(*)
* Valores exatos dependem de detalhes da estrutura
(9)
Expoentes de Born (nExpoentes de Born (n):):Expoentes de Born (nExpoentes de Born (n):):
Configuração 
do íon n
He 5
Ne 7Ne 7
Ar, Cu+ 9,
Kr, Ag+ 10
Xe, Au+ 12
Para um par de íons, a energia é dada pela equação:Para um par de íons, a energia é dada pela equação:
Z+ Z- e2
4πεorE = o
e = carga do elétron (1,60.10 -19 C)
ε = constante dielétrica do vácuo (8,85.10 -12 C2 J-1 m-1 )εo constante dielétrica do vácuo (8,85.10 C J m )
r = separação entre os íons
P l d iô i i d d é P l d iô i i d d é Para um mol de um composto iônico, a energia de rede é Para um mol de um composto iônico, a energia de rede é 
dada pela equação:dada pela equação:
N A Z+ Z- e2
4πεorEr = (1-1/n)
A = constante de Madelung
Eq. de Eq. de BornBorn--LandéLandé
N = constante de Avogadro
n = expoente de Born Célula unitária em um cristal de Célula unitária em um cristal de NaClNaCl
Cálculo da energia de rede para NaCl
⎞⎛−+ eZNAZ 12 ⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛ −=
n
eZNAZE
o
rede
11
r4πε
⎞⎛−+ZNAZ 12
N = constante de Avogadro
⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛ −=
+
n
eZNAZE
o
rede
11
r4
2
πε
A = constante de Madelung
ε0 = permissividade no vácuo
d Bn = expoente de Born
http://qnint.sbq.org.br/qni/visualizarConceito.php?idConceito=24
9 Energia de Rede
ex: NaCl(s) → Na+(g) + Cl‒(g)
Correlação entre o ponto de fusão e a energia de redeCorrelação entre o ponto de fusão e a energia de rede
para sólidos no sistema cúbicO
Compostos
Distância
Interiônica
Pontos de fusão Energia de rede
Compostos Interiônica
(Angstroms)
(Centigrado) (kcal/mol)
NaF 2.31 988 ‐201
NaCl 2 79 801 ‐182NaCl 2.79 801 182
NaBr 2.94 790 ‐173
NaI 3.18 660 ‐159
F‐ Cl‐ Br‐ I‐
Energia de rede       kJ/moL Solubilidade  M. Alc./I
433 g/100 mL (100 °C)
F Cl Br I
Li+ 1036 853 807 757
206 g/100 mL (100°C)
302 g/100 mL (100 °C)Na+ 923 787 747 704
K+ 821 715 682 649
Rb+ 785 689 660 630
Cs+ 740 659 631 604
152 g/100 mL (20 °C)
44 g/100 mL (0 °C)Cs 740 659 631 604
0,13 g/100 mL (25 °C) LiF
4,04 g/100mL (20 °C) NaF
48,5 g/100 mL (20°C) KF
130 6 g/100 mL (18 °C) RbF
LiF e CsI tem baixa solubilidade em água
quando o  LiI e o CsF são muito solúveis
367 g/100 ml (18 °C) CsF
130,6 g/100 mL (18  C) RbF
Raios IônicosRaios Iônicos
Separação Separação interiônicainteriônica (r(r):):
Difração de raios X e mapas de densidade eletrônica
Os raios aumentam com o aumento do Os raios aumentam com o aumento do NC:NC:
M i l ã t t íMaior repulsão entre os contra-íons
P NC 4 6P NC 4 6 (A 2+) 93 (A 2+) 108 
ParaPara umum dadodado NCNC:: os raios das espécies catiônicas
Para NC = 4 e 6,Para NC = 4 e 6, r (Ag 2+) = 93 pm e r (Ag 2+) = 108 pm
ParaPara umum dadodado NCNC:: os raios das espécies catiônicas
diminuem com o aumento do NOX
Para NC = 6,Para NC = 6, r (Au +) = 151 pm e r (Au 3+) = 99 pm
Alguns valores de raios iônicosAlguns valores de raios iônicos
Íon Número de Coordenação Raio iônico(pm)
Alguns valores de raios iônicosAlguns valores de raios iônicos
Ca2+ 6 114
Na+ 6 116
Mg2+ 4 71g
Cs+ 6 181
Zn2+ 4 74
Al3+ 4 53Al3+ 4 53
Ti2+ 6 100
S2- 6 170
I- 6 206
Br- 6 182
Cl- 6 167Cl 6 167
F- 6 119
O2- 6 126
O2- 4 124
9 Exemplo 3. Calcule o valor da energia de rede para o composto CaF2(s). Suponha que ele
apresenta uma separação interiônica de 2 67 × 10‐10 mapresenta uma separação interiônica de 2,67 × 10 10 m.
Quadro 1 Valores do expoente de Born Quadro 2 Valores das constantes de
Configuração do íon Valor de n
Quadro1. Valores do expoente de Born.
Tipo de estrutura Valor de A
Quadro 2. Valores das constantes de 
Madelung.
He 5
Ne 7
C
p
CsCl 1,763
CaF2 2,519
Ar, Cu+ 9
Kr, Ag+ 10
Xe Au+ 12
NaCl 1,748
TiO2 2,408
Xe, Au 12
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