1 Ligações químicas

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Disciplina: Ciência dos Materiais
Professora: Maria Elane
 Estruturas cristalinas são arranjos regulares,
tridimensionais, de átomos no espaço
 A regularidade com que os átomos se agregam
nos sólidos decorre:
 De condições geométricas impostas pelos átomos
envolvidos
 Pelo tipo de ligação atômica
 Pela compacidade
 Metálica
 Covalente
 Iônica
 Van der Waals
A eletronegatividade dos átomos é o que 
determina o tipo de ligação
 Metálica
 Forma-se com átomos de baixa eletronegatividade
 Os elétrons de valência são divididos com todos os
átomos (não estão ligados a nenhum átomo em
particular) e assim eles são livres para conduzir
 A ligação metálica não é direcional porque os
elétrons livres protegem o átomo carregando
positivamente das forças repulsivas eletrostáticas
 Metálica
 Metais
 Os metais são bons condutores de calor e
eletricidade, como consequência dos seus elétrons
livres
 Os materiais ligados ionicamente e covalentemente
são tipicamente isolantes elétricos e térmicos, devido
à ausência de grandes números de elétrons livres
 A ligação metálica pode ser fraca ou forte
 Geralmente forte
 Um pouco menos que a iônica e covalente
Energia de ligação
Tipos de 
ligações 
Substâncias
KJ/mol 
(Kcal/mol)
Temperatura 
de fusão (ºC)
Metálica Fe 406 (97) 1538
W 849 (203) 3410
Ar 7,7 (1,8) -189
 Fe: ferro
 W: tungstênio
 Ar: argônio
 Covalente
 Os elétrons de valência são compartilhados
 Forma-se com átomos de alta eletronegatividade
 A ligação é direcional
 Forma ângulos bem definidos
 A ligação é forte
 Esse tipo de ligação é comum em compostos
orgânicos
 Ex: Materiais poliméricos
 Covalente
 Covalente
 A estabilidade eletrônica é adquirida pelo
compartilhamento de elétrons entre átomos adjacentes
 Os elétrons compartilhados podem ser considerados
como pertencentes a ambos os átomos
 Ligações covalentes:
 Moléculas não-metais (H2, F2, Cl2)
 Moléculas com átomos diferentes (CH4, H2O,HNO3, HF)
 Sólidos elementares: diamante (carbono), silício e
germânio
 Covalente
 Podem ser muito fortes
 Ex: diamante, que é muito duro e possui uma
temperatura de fusão muito alta > 3550ºC
 Podem ser muito fracas
 Ex: bismuto, que funde a aproximadamente 270ºC
 Os materiais poliméricos tipificam essa ligação,
sendo a estrutura molecular básica uma longa cadeia
de átomos de carbono que se encontram ligados
entre si de maneira covalente
 Si: silício
 Hg: mercúrio
 Al: alumínio
Energia de ligação
Tipos de 
ligações 
Substâncias
KJ/mol 
(Kcal/mol)
Temperatura 
de fusão (ºC)
Covalente Si 450 (153) 1410
C (diamante) 713 (170) 3550
Hg 68 (16) -39
Al 324 (77) 660
 Iônica
 Os elétrons de valência são transferidos entre átomos
 Forma-se com átomos de diferentes eletronegatividade
 Um alta e outro baixa
 A ligação é forte
 Por isso o ponto de fusão dos materiais com esse tipo de
ligação é geralmente alto
 Ligação predominante nos materiais cerâmicos
 Iônicas
 Não direcional e atração mútua: os átomos num
material iônico arranjam-se de forma que todos os
íons positivos têm como vizinho mais próximo íons
negativos, sendo as forças atrativas igual em todas as
direções
 Iônicas
 Os metais doam elétrons aos não-metais
 Predominantes em materiais cerâmicos
 Características:
 Duros
 Quebradiços (frágeis)
 Isolantes térmicos
 Isolantes elétricos
 NaCl: cloreto de sódio
 MgO: óxido de magnésio
Energia de ligação
Tipos de 
ligações 
Substâncias
KJ/mol 
(Kcal/mol)
Temperatura 
de fusão (ºC)
Iônicas NaCl 640 (153) 801
MgO 1000 (239) 2800
 Consideração: ligação Iônica e Covalente
 Poucos compostos exibem ligação iônica e covalente
puras
 A maioria das ligações iônicas tem um certo grau de
ligação covalente e vice versa
 Transferem e compartilham elétrons
 O grau do tipo de ligação depende da
eletronegatividade dos átomos constituintes
 Quanto maior a diferença nas eletronegatividades
mais iônica é a ligação
 Quanto menor a diferença nas eletronegatividades
mais covalente é a ligação
 Van der Waals ou secundária
 O mecanismos dessas ligações é similar ao das
ligações iônicas, porém não existe elétrons
transferidos
 Ocorrem atrações entre dipolos gerados pela
assimetria de cargas
 Devido a estrutura da ligação produz forças atrativas
e repulsivas entre átomos e moléculas
 A ligação é fraca < 10 Kcal/mol e não é direcional
 É possível descrever um grande número de
fenômenos físicos, tais como os fenômenos de
superfície
 Van der Waals
 As ligações de Van der Waals são também importantes
nos polímeros naturais e biológicos
 Na determinação da estrutura e de propriedades
 Muitas vezes, suficientemente fortes para determinar os
arranjos finais de grupos de átomos nos sólidos
 Ex: borracha (extraída da seringueira), celulose, proteínas,
polissacarídeos
 Van der Waals
 Esse tipo de ligação é cada vez mais importante na
produção industrial de peças e componentes de
dimensões nanométricas
 Ex: em circuitos eletrônicos, fotônica (ciência da
geração, emissão, transmissão, modulação,
processamento, amplificação e detecção da luz)