LIGAÇÃO QUÍMICA-PARTE 5

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LIGAÇÃO QUÍMICA-PARTE 5

UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ Campus Medianeira

QUÍMICA:

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LIGAÇÃO IÔNICA

“A Ligação química também pode ocorrer por meio de transferência de elétrons e da subsequente a atração eletrostática entre as partículas carregadas”.

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LIGAÇÃO IÔNICA

Na realidade, há alguns poucos casos de compostos iônicos “puros”. Mas é adequado considerar a ligação química um contínuo entre os extremos de ligação covalente, iônica e metálica.

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COMPOSTOS IÔNICOS: em geral, formados por um metal e um não-metal, existem várias exceções.

Ex. cloreto de sódio (NaCl)

Fórmula unitária (NaCl)

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5 METAL

NÃO METAL

LIGAÇÃO IÔNICA

COMPOSTOS IÔNICOS: em geral, formados por um metal e um não-metal, existe várias exceções.

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6 EXPERIMENTO- SVANTE ARRHENIUS -1884

NaCl em água deionizada Svante August Arrhenius

( 1859 - 1927)

Nobel de Química

( 1903)

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7 Enquanto substâncias covalentes em temperatura ambiente podem ser sólidas, líquidas e gasosas

MODELO IÔNICO E O TAMANHO DO ÍON

Todos os Compostos iônicos em temperatura ambiente são sólidos

COMPOSTO IÔNICO

Gás cloro (Cl₂)

NaCl

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MODELO IÔNICO E O TAMANHO DO ÍON

Compostos iônicos em temperaturas ambientes convencionais são podem ser sólidos

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9 A integridade do sólido iônico é mantida por interações de atração entre TODOS os cátions e ânions e por interações repulsivas entre TODOS os íons de mesma carga presentes no retículo cristalino.

A ligação iônica é uma característica do cristal como um todo, e o abaixamento líquido de energia leva em conta todo o cristal.

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MODELO IÔNICO E O TAMANHO DO ÍON

PROPRIEDADES DOS COMPOSTOS IÔNICOS

➢ Os compostos cristalinos iônicos são duros e quebradiços ➢ Os compostos iônicos tem pontos de fusão altos

➢ Os compostos iônicos conduzem eletricidade quando

aquecidos até estado liquefeito (caso não se decomponham) ➢ Muitos compostos iônicos se dissolvem em solventes de alta

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MODELO IÔNICO E O TAMANHO DO ÍON

➢ Os compostos cristalinos iônicos são duros e quebradiços

Se aplicar uma força ou golpe na HALITA (cristal de NaCl) e

DIAMANTE, ocorre á mesma QUEBRA???

Diamante-C HALITA

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MODELO IÔNICO E O TAMANHO DO ÍON

➢ Os compostos iônicos conduzem eletricidade quando

aquecidos até estado liquefeito (caso não se decomponham)

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MODELO IÔNICO E O TAMANHO DO ÍON

NÃO- ELETRÓLITO ELETRÓLITO FRACO ELETRÓLITO FORTE Um eletrólito é uma substância que, quando dissolvida em água, resulta em uma

solução que pode conduzir eletricidade.

Um não- eletrólito é uma substância que, quando dissolvida em água, resulta em uma solução que não conduz a eletricidade

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PROPRIEDADES ELETROLÍTICAS

• As soluções aquosas - em água - têm o potencial de conduzir

eletricidade.

• A habilidade da solução em ser um bom condutor depende do seu

número de íons.

• Há três tipos de solução:

• eletrólitos fortes,

• eletrólitos fracos

e

• não-eletrólitos.

MODELO IÔNICO E O TAMANHO DO ÍON

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PROPRIEDADES ELETROLÍTICAS

MODELO IÔNICO E O TAMANHO DO ÍON

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COMPOSTOS IÔNICOS EM ÁGUA • Os íons se dissociam em água.

• Em solução, cada íon é rodeado por moléculas de água.

• O transporte de íons através da solução provoca o fluxo de corrente.

MODELO IÔNICO E O TAMANHO DO ÍON

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MODELO IÔNICO E O TAMANHO DO ÍON

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COMPOSTOS MOLECULARES EM ÁGUA

• Compostos moleculares em água, por exemplo, o CH

₃

OH, não

formam íons.

• Se não existem íons em solução, não existe nada para transportar a

carga elétrica.

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MODELO IÔNICO E O TAMANHO DO ÍON

PROPRIEDADES DOS COMPOSTOS IÔNICOS E

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Eletrólitos FORTES

– 100% dissociação

NaCl (s) Na

H2O +

(aq) + Cl

-

(aq)

Eletrólitos FRACOS

– não são completamente dissociados

CH

₃

COOH CH

₃

COO

-

(aq) + H

+

(aq)

Conduz electricidade em solução?

Cátions (+)

e ânions (-)

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IONIZAÇÃO DO ÁCIDO ACÉTICO

CH

₃

COOH CH

₃

COO

-

(aq) + H

+

(aq)

A reação reversível. A reação ocorre em

ambos os sentidos ou ambas as direções

O ácido acético é um

eletrólito fraco

porque sua ionização

em água é incompleta.

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Hidratação

é um processo em que um íon está rodeado pelas

moléculas de água, dispostas de maneira específica.

d+

d

-H

₂

O

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Não-eletrólito não conduz a electricidade?

Sem

cátions (+)

e ânions (-) em solução

C

₆

H

₁₂

O

₆

(s) C

H2O ₆

H

₁₂

O

₆

(aq)

MODELO IÔNICO E O TAMANHO DO ÍON

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24 LIGAÇÃO IÔNICA

-consequência da atração eletrostática entre íons com cargas opostas;

-Multidirecional.

-Elementos dos grupos 1, 2, 16 e 17 da Tabela Periódica. SÓLIDOS IÔNICOS

-conjunto de cátions e ânions empacotados em um arranjo regular;

-P.E. e P.F., H(vap.), H(fusão) elevados; -duros e quebradiços;

-a maioria é solúvel em água;

-não conduzem corrente elétrica no estado sólido.

MODELO IÔNICO E O TAMANHO DO ÍON

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TENDÊNCIAS NO COMPORTAMENTO DOS RAIOS IÔNICOS

Cátions são menores que os átomos neutros

Ânions são maiores que os átomos neutros

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TENDÊNCIAS NO COMPORTAMENTO DOS RAIOS IÔNICOS

ÍON RAIO (pm)

Na + 116

Mg2+ ₈₆

Al 3+ ₆₈

Raios de cátions isoeletrônicos selecionados do terceiro período

N3- ₁₃₂

O 2- 124

F - ₁₁₇

Raios de ânions isoeletrônicos selecionados do segundo período O raio catiônico se torna menor ainda quando os íons tiverem uma carga múltipla

Raios dos ânions: aumentam de volume, diminuindo Zef, resultando em uma atração nuclear fraca

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TENDÊNCIAS NO COMPORTAMENTO DOS PONTOS DE FUSÃO

CONCEITOS QUE EXPLICAM O PROCESSO DE FUSÃO

➢ A distâncias entre os íons é tão curta, quanto menor o íon, por isso,

a atração eletrostática é mais forte e PF é maior

➢ Carga do íon, aumenta o PF, quanto maior carga, maior PF

PROCESSO DE FUSÃO envolve a separação parcial das cargas opostas que circundam a rede cristalina

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TENDÊNCIAS NO COMPORTAMENTO DOS PONTOS DE FUSÃO

F - ₁₁₉

Cl - 167

Br - ₁₈₂

I - 206

Raios de ânions selecionados do Grupo 17 Composto PF (ºC) KF 857 KCl 772 KBr 735 KI 685

Pontos de Fusão dos haletos de potássio

Composto PF (ºC)

MgO 2800

NaF 993

Pontos de Fusão em relação a carga íon

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SAIS HIDRATADOS

Quando um composto iônico cristaliza a partir de uma solução aquosa, as moléculas de água são frequentemente incorporadas no cristal sólido. Esses compostos iônicos que contém água são conhecidos como

hidratos

EXEMPLO:

Cloreto de alumínio cristaliza como cloreto de alumínio hexa-hidratado

AlCl

₃

AlCl

₃

.

6H

₂

O

Em geral, a extensão da hidratação dos íons em fase sólida se correlaciona com a carga do íon e seu

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SAIS HIDRATADOS

Quando um composto iônico cristaliza a partir de uma solução aquosa, as moléculas de água são frequentemente incorporada no cristal sólido. Esses compostos iônicos que contém água são conhecidos como

hidratos

EXEMPLO:

ZnSO

₄

é hepta-hidratado

[

Zn

(OH

₂

)

₆

]

2+

_[

_SO

4

(H

2

O)]

2-Os oxiânios altamente carregados são quase sempre hidratados,

com δ+ dos átomos de hidrogênio das moléculas sendo atraídos pelos ânions

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SAIS HIDRATADOS

Determinando a Fórmula de um

Composto Hidratado

Exemplos: CuSO₄ . 5 H₂O

Esse sal hidratado possui coloração azul quando hidratado, mas ao ser aquecido e perder suas moléculas de água, ele se torna o sulfato de cobre II anidro, que tem coloração branca.

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POLARIZAÇÃO E COVALÊNCIA

COMPOSTOS IÔNICOS: em geral, formados por um metal e um

não-metal, existem várias exceções.

Essas exceções surgem quando os elétrons mais externos do ânion são atraídos para o cátion, e um grau significativo de covalência é gerado na ligação. Ocorre uma distorção na nuvem eletrônica em direção ao cátion, chamada de POLARIZAÇÃO.

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POLARIZAÇÃO E COVALÊNCIA

QUÍMICO KASIMIR FAJANS- REGRAS

1. O cátion será mais polarizador se ele for pequeno e tiver uma carga positiva alta.

2. Um ânion será mais facilmente polarizado se ele for grande e tiver carga negativa alta.

3. A polarização é favorecida por cátion que não têm uma configuração de gás nobre

Regras para explicar fatores que favorecem a polarização dos íons e, dessa forma, o aumento do caráter covalente.

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POLARIZAÇÃO E COVALÊNCIA

Correção do modelo iônico:

POLARIZABILIDADE

+

-Cátion

polarizante Ânion polarizável

Quando um cátion pequeno com carga elevada se aproxima de um ânion volumoso, a nuvem eletrônica esférica do ânion distorce-se na direção do cátion (polarização).

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POLARIZAÇÃO E COVALÊNCIA

+

-Quando um cátion pequeno com carga elevada se aproxima de um ânion volumoso, a nuvem eletrônica esférica do ânion distorce-se na direção do cátion (polarização).

Deslocamento de densidade

eletrônica para região internuclear

Correção do modelo iônico:

POLARIZABILIDADE

Cátion

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POLARIZAÇÃO E COVALÊNCIA

+

-Cátions pequenos com carga elevada são fortemente POLARIZANTES.

Ex. Be+2_{, Al}+3

Correção do modelo iônico:

POLARIZABILIDADE

Cátion

polarizante Ânion polarizável

Ânions volumosos e ricos em elétrons são fortemente POLARIZÁVEIS.

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POLARIZAÇÃO E COVALÊNCIA

Composto PF (C) Densidade de carga do cátion Classificação da ligação MnO 1785 84 Iônica Mn₂O₇ 6 1238 Covalente

Uma comparação do óxido de manganês (II) com o óxido de manganês (VII)

Composto PF (C) Densidade de carga do cátion

Classificação da ligação

KCl 770 11 Iônica

AgCl 455 15 Parcialmente Covalente

Uma comparação do cloreto de potássio com o cloreto de prata

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O CONTÍNUO DE LIGAÇÕES

A realidade da ligação química frequentemente é uma mistura de dois ou até três tipos de ligação

Quatro pontos de continuo de ligação:

RAZÃO:

Iônico ΔEN > 3,0

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O CONTÍNUO DE LIGAÇÕES

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O CONTÍNUO DE LIGAÇÕES

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O CONTÍNUO DE LIGAÇÕES

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TERMODINÂMICA INORGÂNICA

✓ TERMODINÂMICA DA FORMAÇÃO DOS COMPOSTOS

Entalpia de formação

Energias (entalpias) de ligação Energias de Rede

Entalpias de atomização Variações de Entropia Energia livre

✓ FORMAÇÃO DE COMPOSTOS IÔNICOS

✓ CICLO DE BORN- HABER

✓ TERMODINÂMICA DO PROCESSO DE DISSOLUÇÃO DE

COMPOSTOS IÔNICOS

Energia de Rede

Energia de hidratação