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Ligações químicas, símbolos de Lewis e a regra do octeto Ligações químicas • Quando dois átomos entram em contato, o fazem através das fronteiras das suas eletrosferas, ou seja, de suas últimas camadas. • Assim, a última camada de um átomo é a que determina as condições de formação das ligações químicas. Por que dois ou mais átomos se ligam? • Como, na natureza, os únicos átomos que podem ser encontrados no estado isolado são os gases nobres, logo se pensou que os demais átomos se ligariam tentando alcançar a configuração eletrônica do gás nobre mais próximo deles na tabela periódica para adquirir estabilidade. • Todos os gases nobres, com exceção do He, possuem 8 elétrons na última camada. Regra do octeto • Existe uma regra útil para montar a maioria das fórmulas das substâncias, que é conhecida como regra do octeto. Este nome deve-se ao fato do átomo ficar com 8 elétrons na camada de valência (última camada) ao perder, receber ou compartilhar um ou mais elétrons, ficando semelhante a um gás nobre. Regra do octeto • Portanto, a regra do octeto diz que os átomos dos diferentes elementos ligam-se uns aos outros, doando, recebendo ou compartilhando elétrons, na tentativa de adquirir uma configuração eletrônica igual a de um gás nobre: 8 elétrons na última camada ou, então, 2 elétrons se a camada de valência for a primeira camada do átomo. • Há três tipos de ligações químicas: ligação iônica, ligação metálica e ligação covalente. • Ligação química: é a força atrativa que mantém dois ou mais átomos unidos. • Ligação covalente: resulta do compartilhamento de elétrons entre dois átomos. Normalmente encontrada entre elementos não-metálicos. • Ligação iônica: resulta da transferência de elétrons de um metal para um não-metal. • Ligação metálica: é a força atrativa que mantém metais puros unidos. Símbolos de Lewis • Para um entendimento através de figuras sobre a localização dos elétrons em um átomo, representamos os elétrons da camada de valência (última camada) como pontos ao redor do símbolo do elemento. • O número de elétrons disponíveis para a ligação é indicado por pontos desemparelhados. • Esses símbolos são chamados símbolos de Lewis. • Geralmente colocamos os elétrons nos quatro lados de um quadrado ao redor do símbolo do elemento. Símbolos de Lewis • A regra do octeto • Todos os gases nobres, com exceção do He, têm uma configuração s2p6. • A regra do octeto: os átomos tendem a ganhar, perder ou compartilhar elétrons até que eles estejam rodeados por 8 elétrons de valência (4 pares de elétrons). • Cuidado: existem várias exceções à regra do octeto. Ligação iônica • É caracterizada pela diferença de eletronegatividade entre os átomos ligantes. Isto é observado quando temos a interação de metal com não metal e metal com hidrogênio. • Metal: átomo com facilidade para liberar os elétrons da última camada. • Não metal: átomo com facilidade de adicionar elétrons á sua última camada. • Hidrogênio: átomo com facilidade de adicionar 1 elétron á sua única camada ficando com a configuração eletrônica do gás nobre He. Ligação iônica Família Elétrons na última camada Perde /ganha Carga do íon 1A ou 1 1 Perde 1 elétron 1+ 2A ou 2 2 Perde 2 elétrons 2+ 3A ou 13 3 Perde 3 elétrons 3+ 4A ou 14 4 Perde ou ganha 4 elétrons 4+ ou 4- 5A ou 15 5 Ganha 3 elétrons 3- 6A ou 16 6 Ganha 2 elétrons 2- 7A ou 17 7 Ganha 1 elétron 1- Ligação iônica • Todo composto iônico tem estrutura cristalina, isto é os íons se distribuem alternadamente, formando poliedros regulares que são denominados retículos cristalinos. Ligação iônica • Exercícios: 1- Dê as formulas dos compostos formados pelos seguintes pares de elementos: a) K (Z=19) e F (Z=9) b) Ca (Z=20) e Cl (Z=17) c) Al (Z=13) e F (Z=9) d) Na (Z=13) e H (Z=1) e) Mg (Z=12) e Cl (Z=17) f) K (Z=19) e S (Z=16) g) K (Z=19) e Cl (Z=17) h) Al (Z=13) e O (Z=16) Ligação covalente • É o tipo de ligação que ocorre quando todos os átomos que irão se ligar precisam ganhar elétrons, de modo que esta última camada fique com 8 elétrons (regra do octeto), liberando energia e se tornando mais estável. Ligação covalente • Somente o compartilhamento é que pode assegurar que estes 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. • Ocorre entre átomos de não metais, entre não metais e hidrogênio e entre hidrogênio e hidrogênio. Ligação covalente • Quando dois átomos similares se ligam, nenhum deles quer perder ou ganhar um elétron para formar um octeto. • Quando átomos similares se ligam, eles compartilham pares de elétrons para que cada um atinja o octeto. • Cada par de elétrons compartilhado constitui uma ligação química. • Por exemplo: H + H H2 tem elétrons em uma linha conectando os dois núcleos de H. • Estruturas de Lewis • As ligações covalentes podem ser representadas pelos símbolos de Lewis dos elementos: • Nas estruturas de Lewis, cada par de elétrons em uma ligação é representado por uma única linha: Cl + Cl Cl Cl Cl Cl H F H O H H N H H CH H H H • Ligações múltiplas • É possível que mais de um par de elétrons seja compartilhado entre dois átomos (ligações múltiplas): • Um par de elétrons compartilhado = ligação simples (H2); • Dois pares de elétrons compartilhados = ligação dupla (O2); • Três pares de elétrons compartilhados = ligação tripla (N2). • Em geral, a distância entre os átomos ligados diminui à medida que o número de pares de elétrons compartilhados aumenta. H H O O N N Ligação covalente Determinação da Estrutura de Lewis e Fórmula Estrutural de Compostos Covalentes • Identifique o átomo central: o que fará o maior número de ligações (maior valência) ou o átomo que está em menor quantidade na molécula. Quando existem dois elementos nessas condições, o de menor eletronegatividade é o mais indicado. • Ligar os outros átomos ao átomo central até o seu limite máximo (valência). • Se a valência do átomo central esgotar e ainda restarem átomos, ligue-os aos átomos ligados ao átomo central. • Desenhe a fórmula estrutural com os elétrons de valência. Ligação covalente • Exercícios • A partir da fórmula molecular, dê a fórmula eletrônica e estrutural das seguintes moléculas. a) CS2 b) HBr c) H2O d) H2S e) COCl2 f) PCl3 g) CHCl3 Ligação covalente Dativa • Essa ligação é semelhante à covalente comum, e ocorre entre um átomo que já atingiu a estabilidade eletrônica e outro ou outros que necessitem de dois elétrons para completar sua camada de valência. • Ex: SO2 Ligação covalente Dativa Ex.: H2SO4 Ligação covalente Dativa Ex.: SO3 Ligação Metálica • Os metais não exercem uma atração muito alta sobre os elétrons da sua última camada e, por isso, possuem alta tendência a perder elétrons. • Dessa forma, um metal sólido é constituído por átomos metálicos em posições ordenadas com seus elétrons de valência livres para se movimentar por todo o metal. • Assim, temos um amontoado organizado de íons metálicos positivos mergulhados num “mar de elétrons” livres que mantém os átomos unidos. • O grupamento dos átomos de metais forma o chamado retículo cristalino metálico. Ligação Metálica • As ligas metálicas são misturas sólidas de dois ou mais elementos, sendo a totalidade, ou pelo menos a maior parte dos átomos presentes, de elementos metálicos: • O ouro 18 quilates é uma liga de ouro e cobre; o bronze é uma liga de cobre e estanho; o latão é uma liga de cobre e zinco; o aço é uma liga de ferro com pequena quantidade de carbono; a “liga leve” é uma liga de alumínioe magnésio; “metal monel” é uma liga de níquel e cobre.
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