2. Ligacoes Quimicas

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CIÊNCIA DOS MATERIAIS
1º Semestre
Ligações Químicas
Os elementos se ligam para formar os sólidos para 
atingir uma configuração mais estável: oito elétrons na 
camada mais externa (Regra do octeto)
A ligação química é formada pela interação dos elétrons 
de valência através de um dos seguintes mecanismos:de valência através de um dos seguintes mecanismos:
• Ganho de elétrons
• Perda de elétrons
• Compartilhamento de elétrons
Átomos
Conceitos Fundamentais
Átomo
Núcleo
Prótons
Nêutron
Elétrons Elétrons 
Massa Atômica (A) – dada pela soma de massa dos prótons e nêutrons
Número Atômico (Z) – dada pela quantidade de prótons no átomo
Número de elétrons = número de prótons
Modelo Atômico de Bohr
CAMADAS
K
L
MM
N
O
P
Q
Elétrons de Valência
Elétrons de valência participam das ligações químicas 
entre átomos para formar agregados atômicos e 
moleculares
Alguns átomos apresentam “configurações eletrônicas 
estáveis” nos quais a camada de valência está estáveis” nos quais a camada de valência está 
completamente preenchida.
Ex.: gases nobres ( Neônio (Ne), Argônio (Ar), Hélio (He), ...)
Outros átomos precisam perder (ou ganhar) ou compartilhar 
elétrons da sua camada de valência para se tornarem 
estáveis.
Ligações Químicas
O tipo de ligação interatômica geralmente explica a 
propriedade do material.
Exemplo: o carbono pode existir na forma de grafite que
é mole, escuro e “gorduroso” e na forma de diamante é mole, escuro e “gorduroso” e na forma de diamante 
que é extremamente duro e brilhante. Essa diferença nas
propriedades é diretamente atribuída ao tipo de ligação
química que é encontrada no grafite e no diamante.
Tipos de Ligações Químicas
Ligações primárias (ou químicas) – intramoleculares
• Metálica
• Covalente
• Iônica
Ligações secundárias - intermolecularesLigações secundárias - intermoleculares
• Van der Waals
• Dipolo (permanente e induzido)
• Pontes de hidrogênio
A ELETRONEGATIVIDADE dos átomos é o que determina o tipo 
de ligação.
Ligações Metálicas
Formam-se com átomos de baixa eletronegatividade (apresentam
no máximo 3 elétrons de valência)
Então, os elétrons de valência são divididos com todos os átomos
(não estão ligados a nenhum átomo em particular) e assim eles
estão livres para conduzirestão livres para conduzir
A ligação metálica não é direcional porque os elétrons livres
protegem o átomo carregado positivamente das forças repulsivas
eletrostáticas
A ligação metálica é geralmente forte (um pouco menos que a 
iônica e covalente)= 20-200 Kcal/mol
Ex: Hg e W
Ligações Metálicas
Elétrons de valência
Átomo + elétrons das camadas mais internas
Ligações Covalentes
Os elétrons de valência são compartilhados.
Formam-se com átomos de alta eletronegatividade
A ligação covalente é direcional e forma ângulos bem
definidos (apresenta um certo grau de ligação iônica)definidos (apresenta um certo grau de ligação iônica)
A ligação covalente é forte = 125 – 300 Kcal/mol
Esse tipo de ligação é comum em compostos orgânicos, 
por exemplo em materiais poliméricos e diamante.
Ligações Covalentes
Ex: metano (CH4)
ácido clorídrico (HCl)
diamante
carbeto de silício (SiC)
Ligações Iônicas
Os elétrons de valência são transferidos entre átomos
produzindo íons
Forma-se com átomos de diferentes eletronegatividades
(um alta e outro baixa) (um alta e outro baixa) 
A ligação iônica não é direcional, a atração é mútua
A ligação é forte= 150-300 Kcal/mol (por isso o PF dos 
materiais com esse tipo de ligação é geralmente alto)
A ligação predominante nos materiais cerâmicos é iônica
Ligações Iônicas
Ligações de Van der Waals
• São ligações secundárias ou físicas
• A polarização (formação de dipólos) devido a estrutura
da ligação produz forças atrativas e repulsivas entre 
átomos e moléculas
• A ligação de van der Waals não é direcional
• A ligação é fraca < 10 Kcal/mol
• Exemplo desse tipo de ligação acontece entre átomos de 
H e em estruturas moleculares e moléculas polares
Ligações de Van der Waals
A molécula de água apresenta polarização de carga (formação de 
dipólos): positiva próxima aos átomos de H e negativa onde os
elétrons de valência do oxigênio estão localizados.
Isto produz forças de van der Waals entre as moléculas, 
fazendo com que as mesmas tendam a alinhar-se os pólos
Isto produz forças de van der Waals entre as moléculas, 
fazendo com que as mesmas tendam a alinhar-se os pólos
negativos com positivos. 
Como o ângulo de ligação 109,5o, as moléculas formam uma
estrutura quase hexagonal.
O gelo tem estrutura hexagonal devido a este tipo de ligação. É 
menos denso por isso flutua sobre a água.
Ligações de Van der Waals
Ligação Comportamento Representação
Dipolo induzido
Ocorre em substâncias 
simétricas (H2), formado 
por desbalanceamento
temporário de cargastemporário de cargas
Dipolo permanente Ocorre em substâncias 
assimétricas (HCl)
Ponte de hidrogênio
Caso especial de dipolo 
permanente em moléculas 
que possuem hidrogênio