Ciencia dos Materiais Estrutura atômica e ligações quimicas

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Ciência dos Materiais 
II- FUNDAMENTOS
LIGAÇÕES QUIMICAS
Profª Júnia Nunes de Paula
Departamento de Engenharia Civil - DEC
junia@deii.cefetmg.br
Modelos Atômicos 
de Bohr - Rutherford
Energia dos elétrons quantizadas
Ligações químicas
A ligação iônica é NÃO DIRECIONAL
A força de ligação é igual em todas as direções.
Para formar um material 3D é necessário que cada íon de 
um tipo esteja cercado de íons do outro tipo.
 Como consequência, sólidos iônicos são mais compactos.
Ligação iônica
Ligação Covalente
COMPARTILHAMENTO de pares de elétrons de valência entre dois
átomos, ficando o par de elétrons pertencendo a ambos
 Dois átomos podem se ligar através de 1, 2 ou 3 pares de elétrons (ligações
simples, duplas e triplas)
 Apresenta grande faixa de variação de intensidades de ligação. Ex: carbonos na
estrutura do diamante (fusão a 3550oC),compostos de Bismuto (fusão a 270oC)
 Na ligação covalente, como átomos de mesma eletronegatividade se ligam formando 
compostos estáveis (N2, H2, Cl2)?
Ligação covalente
Ligações metálicas
Força e energia de ligação
 Descreve a interação entre átomos e íons isolados em função da distância
entre eles conjugando dois tipos de força: FA (atrativa) e FR (repulsiva)
 A origem da força de atração depende do tipo de ligação, enquanto a força
de repulsão ocorre sempre em função da proximidade entre as camadas
eletrônicas dos átomos e/ou a proximidade entre seus núcleos
 A força resultante total entre dois átomos é a soma das componentes de
atração e repulsão; FT=FA+FR
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 No ponto onde FL = 0, tem-se a condição de equilíbrio (FA = FR)
 r0 é a distância interatômica onde FL = 0, ou seja, distância de equilíbrio
 em geral, r0 é da ordem de 0,3 nm (3 Ǻ)
 Do ponto de vista da energia envolvida na interação entre átomos/íons,
esta se relaciona com a força de ligação através da equação:
 Em r0 observa-se o valor mínimo da energia potencial, representando maior
estabilidade da interação entre os átomos/íons
 Este ponto de mínimo (meramente matemático) é onde a energia tem maior
intensidade, representando, fisicamente, a energia necessária para separar os
elementos envolvidos na ligação
dr
dE
F   FdrE
ou
RA
r
R
r
A EEdrFdrFE   
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Forte Fraca
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Materiais e ligações químicas
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OBS:
 Nas ligações covalentes, metálicas e secundárias, a forma geral das curvas
de força e energia de ligação são semelhantes às apresentadas para as
ligações iônicas
 As expressões para forças de atração e repulsão é que são particulares
para cada tipo de ligação