Aula 3 ligação iônica

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LIGAÇÃO 
IÔNICA 
QUÍMICA INORGÂNICA 
PROFA. VALESKA S. AGUIAR 
O QUE SABEMOS SOBRE 
LIGAÇÕES IÔNICAS 
A partir de Química Geral, sabemos que as ligações iônicas são 
baseadas na 
ATRAÇÃO ELETROSTÁTICA (COULÔMBICA) ENTRE 
CARGAS OPOSTAS 
 
Quem são as cargas opostas? 
CÁTIONS E ÂNIONS 
 
Um sólido iônico é dotado de cristalinidade 
 
E O QUE É CRISTALINIDADE? 
MATERIAL CRISTALINO 
• Um	material	cristalino	é	aquele	em	que	os	
átomos	estão	posicionados	em	um	arranjo	
repe55vo	ou	periódico	ao	longo	de	
grandes	distâncias	atômicas;	isto	é,	existe	
uma	ordem	de	longo	alcance,	tal	que,	na	
solidificação,	os	átomos	irão	se	posicionar	
em	um	padrão	tridimensional	repe55vo,	
no	qual	cada	átomo	está	ligado	aos	seus	
átomos	vizinhos	mais	próximos.	
 Materiais Cristalinos... 
 Arranjos 3D periódicos, ordenados e repetidos 
 - todos os metais 
 - muitas cerâmicas 
 - alguns polímeros 
 SiO2 cristalino 
A
da
pt
ad
o 
C
al
lis
te
r 7
e.
 
 SiO2 amorfo 
Si O 
Materiais Amorfos... 
 Sem estrutura periódica 
 - estruturas complexas 
• As	propriedades	de	alguns	materiais	
estão	diretamente	relacionadas	às	
suas	estruturas	cristalinas.	
• Além	disso,	existem	diferenças	
significa5vas	de	propriedades	entre	
materiais	cristalinos	e	não-
cristalinos	que	possuem	a	mesma	
composição.	
POR QUE ESTUDAR 
ESTRUTURAS CRISTALINAS? 
NESTA AULA, ESTUDAREMOS AS 
ESTRUTURAS CRISTALINAS (FORMA 
DE ARRANJO DOS ÍONS) 
ASSOCIADAS A FORMAÇÃO DE 
SÓLIDOS IÔNICOS 
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CARACTERÍSTICAS DOS COMPOSTOS IÔNICOS: 
 
* são sólidos à temperatura ambiente (sólidos cristalinos); 
 
 
 
 
 
 
* são duros e quebradiços; 
 
 
 
* conduzem corrente elétrica quando: fundidos ou em solução; 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
* possuem altos ponto de fusão e de ebulição. 
A LIGAÇÃO IÔNICA 
Ilustração da ligação iônica entre o sódio e o cloro 
Transferência 
de elétrons 
Cátion Na+ 
Ânion Cl- 
Atração coulômbica de íons de 
carga oposta 
Cristal formado é mais estável 
A LIGAÇÃO IÔNICA: 
PREVISÃO DE CARGAS 
Em geral... 
Metais perdem elétrons à CÁTIONS 
Não-metais ganham elétrons à ÂNIONS 
MAS A LIGAÇÃO IÔNICA EXISTE POR 
CAUSA DA TRANSFERÊNCIA DE 
ELÉTRONS? 
SE SIM, COMO OS SAIS SÃO FORMADOS 
A PARTIR DOS ÍONS, SE A ENERGIA 
TOTAL É ENDOTÉRMICA? 
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SE O PROCESSO 
PARTIR DA REAÇÃO: 
E COMO OS ÍONS SÃO FORMADOS 
NA REAÇÃO ANTERIOR? 
CICLO DE BORN-HABER 
contabilização das energias envolvidas na formação de sais 
ENERGIA DE REDE 
ENERGIA DE REDE 
A energia liberada pela atração entre íons de cargas contrárias mais do que 
compensa a natureza endotérmica das energias de ionização, tornando a 
formação de compostos iônicos um processo EXOTÉRMICO. 
ENERGIA DE REDE: 
ENERGIA DE LIGAÇÃO 
Q1 e Q2: carga nas partículas 
d: distância entre seus centros 
k = 8,99 x 109 JmC-2 
Para determinado arranjo de íons, a energia de rede aumenta 
à proporção que as cargas nos íons aumentam e que seus raios diminuem 
ATIVIDADE 
1.  Os sólidos iônicos NaCl e KCl têm o mesmo tipo de 
estrutura cristalina. Em qual dos dois sólidos os íons 
estão presos mais fortemente uns aos outros por 
interações de Coulomb? 
2.  Os sólidos iônicos CaO e KCl cristalizam no mesmo tipo 
de estrutura. Em que composto as interações entre os 
íons são mais fortes? 
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A LIGAÇÃO IÔNICA 
 Forças e Energias de Ligação 
 
No estado de equilíbrio a força líquida é nula. Os 
centros de dois átomos permanecerão separados 
por uma distância de equilíbrio (ro). 
 
Uma vez na posição, os dois átomos reagirão com 
ação oposta a qualquer tentativa de separá-los 
ou de aproximá-los. 
 
Energia de ligação: corresponde a energia no 
ponto mínimo da curva. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
• Denso, ordenado 
Energia 
r 
 Distância interatômica 
Energia 
de ligação 
• Aleatório 
r 
Distância interatômica 
Energia 
Energia 
de ligação 
A LIGAÇÃO IÔNICA 
Comprimento da ligação 
iônica em EQUILÍBRIO 
Ponto em que as forças atrativas 
e repulsivas são equilibradas 
FC = Força atrativa ou coulômbica 
FR = Força repulsiva 
A LIGAÇÃO IÔNICA: 
DIRECIONAMENTO 
ATRAÇÃO 
Na+ Cl- 
Em todas as direções 
Ligação não-direcional 
Retículo cristalino 
4 íons Na+ 
4 íons Cl- 
Sistema cúbico de faces centradas 
A LIGAÇÃO IÔNICA: O NaCl 
CRISTAL 
Sistema cristalino 
CÚBICO 
Cela unitária cúbica 
de faces centradas 
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A REDE CRISTALINA 
•  Na	descrição	das	estruturas	cristalinas,	os	átomos	(ou	
íons)	 são	 considerados	 como	 esferas	 sólidas,	 com	
diâmetros	 bem	 definidos.	 Isso	 é	 conhecido	 como	
modelo	atômico	da	esfera	rígida,	onde	as	esferas	que	
representam	 os	 átomos	 vizinhos	 mais	 próximos	 se	
tocam	umas	nas	outras.	
•  Rede	 cristalina	 significa	 o	 arranjo	 tridimensional	 de	
pontos	que	coincidem	com	a	posição	dos	átomos	(ou	
os	centros	das	esferas).	
A CELA UNITÁRIA 
Sete sistemas 
cristalinos 
Os tipos possíveis para cada sistema origina 
Redes ou Retículos de Bravais 
• Quando	se	subdivide	a	estrutura	cristalina	
em	pequenas	en5dades	que	 se	 repetem,	
temos	as	células	unitárias.	
• Uma	 célula	 unitária	 é	 escolhida	 para	
representar	 a	 simetria	 da	 estrutura	
cristalina.	
• A	 célula	 unitária	 é	 a	 unidade	 estrutural	
básica,	ou	bloco	 constru5vo	da	estrutura	
cristalina.	
OS SETE SISTEMAS 
CRISTALINOS 
OS QUATORZE 
RETÍCULOS DE BRAVAIS 
As características de cada 
cela unitária auxiliam na 
definição das propriedades 
de um material 
ALGUMAS ESTRUTURAS 
CRISTALINAS 
Cela unitária do rutilo 
 
 
ALGUMAS ESTRUTURAS 
CRISTALINAS 
 
Estrutura cristalina do rutilo 
 
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ALGUMAS ESTRUTURAS 
CRISTALINAS 
Passagem da razão estequiométrica para retículo (CaF2) 
 
ALGUMAS ESTRUTURAS 
CRISTALINAS 
Passagem da cela unitária ao empacotamento (CaF2) 
 
 
ALGUMAS ESTRUTURAS 
CRISTALINAS 
 
Cela unitária CsCl 
 
Polimorfismo = existência de mais de uma estrutura cristalina 
para um mesmo material dependendo da temperatura e da 
pressão. 
Alotropia = polimorfismo em elementos puros. Ex. grafite e 
diamante 
CCC 
CFC 
CCC 
1538 ºC 
1394 ºC 
 912 ºC 
δ-Fe 
γ-Fe 
α-Fe 
líquido 
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