Capitulo 2

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Chapter 2 - 1
QUESTÕES PARA ABORDAR...
• O que promove uma ligação?
• Quantos tipos de ligações existem?
• Quais propriedades são influenciadas a partir
das ligações?
Capítulo 2: Estrutura Atômica & 
Ligação Interatômica
Chapter 2 - 2
Estrutura Atômica
• átomo – elétrons – 9.11 x 10-31 kg
prótons
neutrons
• número atômico = # de prótons no nucleo do átomo
= # de elétrons de espécies neutras
• A [=] unid. de massa atômica = uma = 1/12 da massa
do 12C
Peso atômico = peso de 6.022 x 1023 moleculas ou átomos
1 uma/átomo = 1g/mol
C 12.011
H 1.008 etc.
} 1.67 x 10-27 kg
Chapter 2 - 3
Estrutura Atômica
• Elétrons de Valência determinam todas as 
seguintes propriedades
1) Química
2) Elétrica 
3) Térmica
4) Óptica
Chapter 2 - 4
Estrutura Eletrônica
• Elétrons possuem propriedades ondulatórias e de 
partículas. 
– Isto significa que os elétrons estão em orbitais definidos
por uma probabilidade.
– Cada orbital a um nível discreto de energia é determinado
por números quânticos.
# Quântico Designação
n = principal (nível-camada K, L, M, N, O (1, 2, 3, etc.)
de energia)
l = subcamadas (orbitais) s, p, d, f (0, 1, 2, 3,…, n-1)
ml = magnético 1, 3, 5, 7 
ms = spin ½, -½
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Chapter 2 - 5
• Por que? A camada de Valência (mais externa) normalmente 
não é preenchida completamente.
• Maioria dos elementos: Configuração eletrônica não estável.
INSPEÇÃO DOS ELEMENTOS
Configuração Eletrônica
(estável)
... 
... 
1s 22s 22p 63s 23p 6 (estável)
... 
1s 22s 22p 63s 23p 63d 10 4s 24p 6 (estável)
# Atômico
18
...
36
Elemento
1s 11Hidrogênio
1s 22Hélio
1s 22s 13Lítio
1s 22s 24Berílio
1s 22s 22p 15Boro
1s 22s 22p 26Carbono
...
1s 22s 22p 6 (estável)10Neônio
1s 22s 22p 63s 111Sódio
1s 22s 22p 63s 212Magnésio
1s 22s 22p 63s 23p 113Alumínio
...
Argônio
...
Criptônio
Adaptado da Tabela 2.2, 
Callister & Rethwisch 8e.
Chapter 2 - 6
Configurações Eletrônicas
• Elétrons de Valência – aqueles nas camadas não 
preenchidas
• Camadas preenchidas são mais estáveis
• Elétrons de valência estão mais disponíveis para ligação e 
tendem a controlar as propriedades químicas
– exemplo: C (número atômico = 6)
1s2 2s2 2p2
Elétrons de valência
Chapter 2 - 7
A Tabela Periódica
• Colunas: Estrutura Similar de Valência
Adaptado da 
Fig. 2.6, 
Callister & 
Rethwisch 8e.
Elementos eletropositivos:
Prontamente doam elétrons
para se tornarem + ions.
Elementos eletronegativos:
Prontamente adquirem elétrons
para se tornarem - ions.
do
a 
1e
-
do
a 
2e
-
do
a 
3e
-
ga
se
s i
ne
rte
s
re
ce
be
 1
e-
re
ce
be
 2
e-
O
Se
Te
Po At
I
Br
He
Ne
Ar
Kr
Xe
Rn
F
ClS
Li Be
H
Na Mg
BaCs
RaFr
CaK Sc
SrRb Y
Chapter 2 - 8
• Faixas de 0.7 a 4.0,
Menor electronegatividade Maior electronegatividade
• Valores maiores: tendência a receber elétrons.
Adaptedo da Fig. 2.7, Callister & Rethwisch 8e. (Fig. 2.7 é adaptada de Linus Pauling, The Nature of the Chemical 
Bond, 3a ed., Copyright 1939 e 1940, 3a ed.. Copyright 1960 por Cornell University).
Electronegatividade
Chapter 2 - 9
Ligação iônica – metal + não-metal
doa aceita
elétrons elétrons
Eletronegatividades Diferentes 
ex: MgO Mg 1s2 2s2 2p6 3s2 O 1s2 2s2 2p4
Mg2+ 1s2 2s2 2p6 O2- 1s2 2s2 2p6
Chapter 2 - 10
• Ocorre entre + e - ions.
• Requer transferência de elétron.
• Grande diferença na eletronegatividade é necessária.
• Exemplo: NaCl
Ligação Iônica
Na (metal) 
instável
Cl (não-metal) 
instável
elétron 
+ -
Força de
Coulomb
Na (cation) 
estável
Cl (anion) 
estável
Chapter 2 - 11
• Ligação predominante em Cerâmicas
Adaptado da Fig. 2.7, Callister & Rethwisch 8e.
Exemplos: Ligação Iônica
Doa elétrons Recebe elétrons
NaCl
MgO
CaF 2
CsCl
Chapter 2 - 12
C: possui 4 e- na valência,
precisa de mais 4
H: possui 1 e- na valência,
precisa de mais 1
Eletronegatividades
são comparáveis.
Adaptado da Fig. 2.10, Callister & Rethwisch 8e.
Ligação Covalente
• Eletronegatividade similar \ compartilham elétrons
• Ligações determinadas pela valência – orbitais s & p
dominam a ligação
• Exemplo: CH4
elétrons compartilhados 
do átomo de carbono
elétrons compartilhados
do átomo do hidrogênio 
H
H
H
H
C
CH4
Chapter 2 - 13
• Comprimento da ligação, r
• Energia da ligação, Eo
• Temperatura de Fusão, Tm
Tm é maior se Eo é maior.
Propriedades a partir das Ligações: Tm
ro r
Energia
r
maior Tm
menor Tm
Eo = 
“energia de ligação”
Energia
ro r
Chapter 2 - 14
• Coeficiente de Expansão Térmica, a
• a ~ simétrico em ro
a é maior se Eo é menor.
Propriedades a partir das Ligações: a
= a (T2 -T1)
ΔL
Lo
Coeficiente de expansão térmica
ΔL
comprimento, Lo
Não aquecido, T 1
aquecido, T 2
ro
r
menor a
maior a
Energia
Eo
Eo
Chapter 2 - 15
Cerâmicas
(Iônica e covalente):
Grande energia de ligação
grande Tm
grande E
pequeno a
Metais
(ligação metálica):
Energia de ligação variável
moderado Tm
moderado E
moderado a
Resumo: Ligações Primárias
Polímeros
(Covalente e Secundária):
Propriedades Direcionais
Ligação secundária domina
pequena Tm
pequena E
pequeno a
Chapter 2 - 16
Vem da interação entre dipolos
• Dipolos permanentes-molécula induzida
• Dipolos flutuantes
-caso geral:
-ex: HCl líquido
-ex: polímero
Adaptado da Fig. 2.13, 
Callister & Rethwisch 8e.
Adaptado da Fig. 2.15,
Callister & Rethwisch 8e.
LIGAÇÃO SECUNDÁRIA
Núvem eletrônica
assimétrica
+ - + -
ligação 
secundária
HH HH
H2 H2
ligação 
secundária
ex: H líquido2
H Cl H Clligação secundária
ligação 
secundária+ - + -
Ligação secundária
Chapter 2 - 17
Explique por que os materiais ligados covalentemente são,
em geral, menos densos que os materiais ligados ionicamente
ou por ligações metálicas.
Verificação de Conceitos!
Chapter 2 - 18
Tipo
Iônica
Covalente
Metálica
Secundária
Energ. de Ligação
Grande!
Variável
grande-Diamante
pequena-Bismuto
Variável
grande-Tungstênio
pequena-Mercúrio
menor
Comentários
Não-directional (cerâmicas)
Direcional
(semiconductores, cerâmicas
cadeias polimericas)
Não-direcional (metais)
Direcional
inter-cadeia (polímero)
inter-molecular
Resumo: Ligação