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Ligações Químicas Classificam-se em: •ligações intramoleculares: -ocorrem entre os átomos para formar “moléculas”; -responsáveis pelas propriedades químicas dos compostos; -são elas: iônica, covalente e metálica. •ligações (ou forças) intermoleculares: -ocorrem entre as “moléculas”; -responsáveis pelas propriedades físicas dos compostos; -são elas: íon-dipolo; dipolo-dipolo, dipolo-induzido e ligação de hidrogênio. H O H HO H Teorias das ligações químicas Teoria de Lewis Teoria da Ligação de valência (TLV) Teoria dos Orbitais moleculares (TOM) Teoria de Lewis Hidrogênio Carbono Água Etileno Acetileno Cada par de elétrons compartilhado representa uma ligação química (covalente), em que os elétrons se encontram na região da eletrosfera que é comum a cada par de átomos que estão unidos. Teoria da ligação de valência Orbitais Atômicos Ligação σ A ligação entre dois átomos é conseguida através da sobreposição de dois orbitais atômicos semipreenchidos. Sobreposição refere-se a uma porção destes orbitais atômicos que ocupam o mesmo espaço. Teoria do Orbital molecular Para a molécula de F2 e O2 Sempre são gerados 2 orbitais moleculares: um chamado ligante (menor energia) Outro antiligante (maior energia) Regra do Octeto Descrição: O átomo adquire estabilidade ao completar oito elétrons camada de valência, imitando os gases nobres. Configuração Geral: ns2 np6 Obs. Esta regra só é válida para os elementos representativos. Regra do Dueto Descrição: O átomo adquire estabilidade ao completar a camada de valência com dois elétrons, imitando o gás nobre – He, Configuração Geral: ns2 Obs. Esta regra só é válida para os elementos representativos: H, Li, B e Be. •regra do octeto: “numa ligação química um átomo tende a ficar com oito elétrons na última camada (configuração eletrônica semelhante a gás nobre F Na + [Na]+[ F ]- LIGAÇÃO IÔNICA + F F F LIGAÇÃO COVALENTE F A ligação entre dois átomos Por que o diamante é duro e o sal não, se ambos são cristais? Eles possuem ligações químicas diferentes. • A ligação química que dá origem ao diamante é a ligação covalente, molecular ou homopolar. • Já a ligação que existe no sal comum de cozinha é a ligação iônica, eletrovalente ou heteropolar. http://www.alunosonline.com.br/quimica/compostos-ionicos.html I m a g e n s d e c im a p a ra b a ix o : (a ) B ri ll a n te n / M a ri o S a rt o / G N U F re e D o c u m e n ta ti o n L ic e n se ; (b ) C h lo ri d s o d n ý / O n d ře j M a n g l/ P u b lic D o m a in Ligação Covalente do Diamante O diamante e o grafite diferem pelo arranjo das ligações do carbono, chamada de Alotropia. http://exercicios.brasilescola.c om/quimica/exercicios- Im a g e m : ( a ) B ri ll a n te n / M a ri o S a rt o / G N U F re e D o c u m e n ta ti o n L ic e n s e ; ( b ) D ia m o n d s g li tt e r/ A n to n / G N U F re e D o c u m e n ta ti o n L ic e n s e ; (c ) G ra p h it e U S G O V / U n it e d S ta te s G e o lo g ic a l S u rv e y a n d t h e M in e ra l In fo rm a ti o n I n s ti tu te / P u b li c D o m a in ; (d ) G ra p h it G it te r4 / D e e p K li n g / C re a ti v e C o m m o n s A tt ri b u ti o n -S h a re A li k e 3 .0 U n p o rt e d (a) (b) (c) (d) Tabela Periódica Metais e Não metais Metais Não Metais Formam substâncias simples Formam substâncias simples No geral, conduzem corrente elétrica e calor No geral, não conduzem corrente elétrica e calor Podem se transformar em lâminas e fios Não podem se transformar em lâminas e fios No geral, são sólidos nas condições ambientes São sólidos, líquidos ou gases nas condições ambientes Metais tendem a formar Cátions Metais Na K Rb (Grupo 1) Mg Ca Ba (Grupo 2) Al (Grupo 13) Perda de 1 e- Perda de 2 e- Perda de 3 e- Na + K + Rb + Mg 2+ Ca 2+ Ba 2+ Al 3+ exemplos Atingem o octeto Atingem o octeto Atingem o octeto que origina que origina que origina Não Metais tendem a formar Ânions Não Metais N P (Grupo 15) O S (Grupo 16) F Cl (Grupo 17) Ganho de 3 e- Ganho de 2 e- Ganho de 1 e- N 3- P 3- O 2- S 2- F 1- Cl 1- exemplos Atingem o octeto Atingem o octeto Atingem o octeto que origina que origina que origina Grupos de Substâncias Substância Química Iônica Molecular Metálica Ligação Iônica Ligação Covalente Ligação Metálica pode ser Em que há Em que há Em que há Tipos de Ligações Químicas Metais Ametais Iônica EI EA EI EA Metálica Covalente Tipos de Ligações Químicas Características Elementos Iônica Transferência de elétrons Metal H Semimetal Ametal Covalente Compartilhamento de pares de elétrons Ametal H H Semimetal Ametal Metálica Cátions de elementos metálicos envoltos em uma nuvem eletrônica Metal Metal Distribuição Eletrônica Gases Nobres: modelo de estabilidade Gases Nobres K L M N O P Hélio 2 Neônio 2 8 Argônio 2 8 8 Criptônio 2 8 18 8 Xenônio 2 8 18 18 8 Radônio 2 8 18 32 18 8 Teoria do Octeto (a) (b) Eu ficaria mais nobre sem este meu elétron no 3º nível. Se você quiser eu lhe dou este meu elétron. Oba! Obrigado! Estava mesmo precisando de mais um elétron para adquirir estabilidade! Imagem: (a) Electron shell 011 Sodium/ Pumbaa/ Creative Commons - Atribuição - Partilha nos Mesmos Termos 2.0 Reino Unido: Inglaterra e País de Gales; (b) Electron shell 017 Chlorine/ Pumbaa/ Creative Commons - Atribuição - Partilha nos Mesmos Termos 2.0 Reino Unido: Inglaterra e País de Gales Ligação Iônica ou Eletrovalente Como o próprio nome já diz, ligação iônica ocorre com a formação de íons. A atração entre os átomos que formam o composto é de origem eletrostática. Sempre um dos átomos perde elétrons, enquanto o outro recebe. O átomo mais eletronegativo arranca os elétrons do átomo menos eletronegativo. Imagem: Legame ionico fra sodio e cloro/ User:ARTE/ Public Domain Imagem: Sodium-chloride-monomer-CRC-MW-3D-balls/ Ben Mills/ Public Domain Ligação Iônica e Formação de Íons 11Na: 1s 2 2s2 2p6 3s 1 17Cl: 1s 2 2s2 2p6 3s7K = 2 L= 8 M = 1 K = 2 L= 8 M = 7 11Na +: 1s2 2s2 2p6 17Cl -: 1s2 2s2 2p6 3s8 K = 2 L= 8 K = 2 L= 8 M = 8 Imagem: Legame ionico fra sodio e cloro/ User:ARTE/ Public Domain Fórmula de um Composto Iônico Para escrever a fórmula de um composto iônico, é preciso descobrir a carga do íon formada pelos elementos presentes e levar em conta que a carga total do composto é nula. [ Cátion x+ ] y [Ânion y- ] x O cátion é escrito à esquerda e o ânion, à direita. [ Ca 2+ ]1 [ F - ]2 CaF2 A Estrutura dos Compostos Iônicos Esses arranjos de íons, formando figuras geométricas definidas, são chamados redes cristalinas ou retículos cristalinos. A figura mostra a rede cristalina do cloreto de sódio (NaCl). Imagem: NaCl/ Raj6/ GNU Free Documentation License LIGAÇÃO IÔNICA :(eletrovalente ou heteropolar) Definição: elétrons são transferidos de um átomo para outro dando origem a íons de cargas contrárias que se atraem. Exemplo: formação do cloreto de sódio – NaCl. Na (Z = 11) 1s2 2s2, 2p6 3s1 Cl ( Z = 17) 1s2 2s2, 2p6 3s2, 3p5 Na+ Cl- Na Cl Cloro Sódio [Na]+[ Cl]- Ligação Iônica A energia requerida para a formação de ligações iônicas é fornecida pela atração coulômbica entre os íons de cargas opostas num retículo cristalino. Estes íons formam-se pela transferência de elétrons dos átomos de um elemento para os átomos de outros elementos. Ligação Iônica: É o resultado da atração eletrostática de íons com cargas opostas. Ex: NaCℓ = cloreto de sódio AgCℓ = cloreto de prata MgO = óxido de magnésio KBr = brometo de potássio LiH = hidreto de lítio MgCℓ2 = cloreto de magnésio AℓF3 = fluoreto de lítio Aℓ2S3 = sulfeto de alumínio Ligação Iônica • geralmente ocorre entre: bastante eletropositivos bastante eletronegativos tendem a formar cátions tendem a formar ânions METAIS + AMETAIS EXCEÇÃO: METAIS + “H” Metais: Eletropositivos Perdem elétrons Viram Cátions(+) Ametais: Eletronegativos Ganham elétrons Viram Ânions(-) Aℓ Aℓ+3 + 3e- O + 2e- O-2 Determinação das Fórmulas Iônicas Aℓ x x x Aℓ x x x Aℓ2O3 Aℓ+3 O-2 O O O Fórmula-íon Fórmula de Lewis ou Eletrônica fórmula geral de um composto iônico: A x + B y - + → AyBX CARACTERÍSTICAS DOS COMPOSTOS IÔNICOS: * são sólidos à temperatura ambiente (sólidos cristalinos); * são duros e quebradiços; * conduzem corrente elétrica quando: fundidos ou em solução; * possuem alto ponto de fusão e de ebulição. É o tipo de ligação que ocorre quando os dois átomos precisam adicionar elétrons em suas últimas camadas. Somente o compartilhamento é que pode assegurar que esses átomos atinjam a quantidade de elétrons necessária em suas últimas camadas. Cada um dos átomos envolvidos entra com um elétron para a formação de um par compartilhado, que, a partir da formação, passará a pertencer a ambos os átomos. Ligação Covalente Simples Imagens da esquerda para direita: (a) Covalent bond hydrogen/ Jacek FH/ GNU Free Documentation License; (b) Ligatio-covalens/ Anselm H. C. Hor/ Creative Commons Attribution-Share Alike 2.5 Generic Ligação Covalente Fórmula eletrônica ou Fórmula de Lewis Fórmula estrutural Fórmula molecular Cl Cl Cl Cl Cl2 O O O O O2 N N N N N2 H H H H H2 Ligação Covalente Dativa Ligação Dativa ou Coordenada é descrita como uma ligação covalente entre dois átomos, na qual os dois elétrons compartilhados provêm do mesmo átomo. Uma vez que a ligação dativa seja formada, sua força e demais características não têm diferença das de outras ligações covalentes polares. Polaridade As ligações covalentes são afetadas pela eletronegatividade dos átomos ligados entre si. Dois átomos de eletronegatividade igual formam ligações covalentes não-polares ( como H-H ), e um relacionamento desigual cria ligações covalentes polares (como o H-Cl). Covalente Apolar H-H Covalente Polar H-Cl Imagens da esquerda para direita: (a) Covalent bond hydrogen/ Jacek FH/ GNU Free Documentation License; (b) Hydrogen-chloride-elpot- transparent-3D-balls/ Ben Mills/ Public Domain LIGAÇÃO COVALENTE:(molecular ou homopolar) • Não há a formação de íons; polar: os átomos são diferentes • Ligação covalente: apolar: os átomos são idênticos Definição: Ocorre através do compartilhamento de um par de elétrons entre átomos que possuem pequena ou nenhuma diferença de eletronegatividade. Ocorre geralmente entre AMETAIS e HIDROGÊNIO ou AMETAIS entre si, desde que a de eletronegatividade < 1,7. LIGAÇÃO COVALENTE (MOLECULAR) Ligação Covalente Definição: o par eletrônico compartilhado é formado por um elétron de cada átomo ligante. Exemplo: formação do cloro – Cℓ2. Cℓ ( Z = 17) 1s2 2s2, 2p6 3s2, 3p5 Cℓ Cℓ Cℓ2 ou Cℓ - Cℓ Fórmula de Lewis Molecular ou Estrutural F2, Br2 e I2 Cℓ Cℓ LIGAÇÕES SÍGMA () e PI () HCl O2 A B Orbitais moleculares e A B A B Um mesmo átomo pode fazer até 4 ligações covalentes comuns mas, entre dois átomos, o número máximo de ligas covalentes comuns é 3. Dependendo da quantidade de ligações e dos orbitais em que estas se formam, podemos representá-las por ou . Exemplos de Ligações Covalentes O2 ou O = O O O N2 ou N N N N O H H H2O ou H - O - H Cl H HCl ou H - Cl Ligação Covalente Definição: o par eletrônico compartilhado pertence a um dos átomos, só ocorre quando todas as ligações covalentes normais possíveis já aconteceram. Exemplo: formação do SO2. O S O + O S O S = O + O S = O O Moléculas do Tipo HxEOy Ácidos Oxigenados Todos os átomos de oxigênio aparecem ligados ao elemento central e cada átomo de hidrogênio ficará ligado a um átomo de oxigênio. Exemplo: ácido sulfúrico - H2SO4 O O S O O H H H - O - S - O - H O O A ligação metálica é constituída pelos elétrons livres, que ficam entre os cátions dos metais (modelo do gás eletrônico ou do mar de elétrons). Os metais são constituídos por seus cátions mergulhados em um mar de elétrons. Ligação Metálica Imagens da esquerda para direita: (a) Metallic bond Cu/ King of Hearts/ Public Domain; (b) Metallic bonding/ Muskid/ Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Germany Ligas metálicas: são uniões de dois ou mais metais, podendo ainda incluir semimetais ou não-metais, mas sempre com predominância dos elementos metálicos. Referências Bibliográficas PERUZZO,F.M.e Canto,E.L.Química na abordagem do cotidiano.São Paulo:Moderna,2006. vol.2 HARTWIG,D.R. Química:Físico-quimica. São Paulo : Scipione, 1999. vol.2. REIS, M.M.F. Química: meio ambiente, cidadania, tecnologia. São Paulo: FTD, 2010. BIANCHI, José Carlos de Azambuja. Universo da química. São Paulo: FTD, 2005. MORTIMER, E.F., MACHADO,A.H. QUÍMICA, São Paulo: Scipione,2005. NOVAIS,V.L.D. QUÍMICA, São Paulo: Atual,1996. QUÍMICA, 9º Ano do Ensino Fundamental LIGAÇÕES QUÍMICAS Tabela de Imagens n° do slide direito da imagem como está ao lado da foto link do site onde se consegiu a informação Data do Acesso 2 Schematicy-atom/ Emichan/ GNU Free Documentation License http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Schematic y-atom.svg 12/09/2012 3a e 4a Brillanten/ Mario Sarto/ GNU Free Documentation License http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Brillanten.j pg 12/09/2012 3b Chlorid sodný/ Ondřej Mangl/ Public Domain http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Chlorid_so dn%C3%BD.JPG 12/09/2012 4b Diamonds glitter/ Anton/ GNU Free Documentation License http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Diamonds _glitter.png 12/09/2012 4c GraphiteUSGOV/ United States Geological Survey and the Mineral Information Institute/ Public Domain http://commons.wikimedia.org/wiki/File:GraphiteU SGOV.jpg 12/09/2012 4d GraphitGitter4/ DeepKling/ Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported http://commons.wikimedia.org/wiki/File:GraphitGit ter4.png 12/09/2012 5 Periodic tabl/ User:Cepheus/ Public Domain http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Periodic_t able.svg 12/09/2012 13a Electron shell 011 Sodium/ Pumbaa/ Creative Commons - Atribuição - Partilha nos Mesmos Termos 2.0 Reino Unido: Inglaterra e País de Gales http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Electron_s hell_011_Sodium.svg?uselang=pt 12/09/2012 Tabela de Imagens n° do slide direito da imagem como está ao lado da foto link do site onde se consegiu a informação Data do Acesso 13b Electron shell 017 Chlorine/ Pumbaa/ Creative Commons - Atribuição - Partilha nos Mesmos Termos 2.0 Reino Unido: Inglaterra e País de Gales http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Electron_s hell_017_Chlorine.svg?uselang=pt 12/09/2012 14a e 15 Legame ionico fra sodio e cloro/ User:ARTE/ Public Domain http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Legame_io nico_fra_sodio_e_cloro.svg 12/09/2012 14b Sodium-chloride-monomer-CRC-MW-3D- balls/ Ben Mills/ Public Domain http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Sodium- chloride-monomer-CRC-MW-3D-balls.png 12/09/2012 17 NaCl/ Raj6/ GNU Free Documentation License http://commons.wikimedia.org/wiki/File:NaCl.png 12/09/2012 18a e 21a Covalent bond hydrogen/ Jacek FH/ GNU Free Documentation License http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Covalent_ bond_hydrogen.svg 12/09/2012 18b Ligatio-covalens/ Anselm H. C. Hor/ Creative Commons Attribution-Share Alike 2.5 Generic http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Ligatio- covalens.jpg 12/09/2012 20 Coordinate Covalent Bonding/ Nonagonal Spider/ Public Domain http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Coordinate _Covalent_Bonding.gif 12/09/2012 21b Hydrogen-chloride-elpot-transparent-3D- balls/ Ben Mills/ Public Domain http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Hydrogen- chloride-elpot-transparent-3D-balls.png 12/09/2012 22a Metallic bond Cu/ King of Hearts/ Public Doma http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Metallic_b ond_Cu.svg 12/09/2012 Tabela de Imagens n° do slide direito da imagem como está ao lado da foto link do site onde se consegiu a informação Data do Acesso 22b Metallic bonding/ Muskid/ Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Germany http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Metallic_b onding.svg 12/09/2012 23 Brake shoe materials/ 100yen/ GNU Free Documentation License http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Brake_sho e_materials.jpg 12/09/2012 25 Electron shell 012 Magnesium/ Pumbaa/ Creative Commons - Atribuição - Partilha nos Mesmos Termos 2.0 Reino Unido: Inglaterra e País de Gales http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Electron_s hell_012_Magnesium.svg?uselang=pt 12/09/2012
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