Ligações Químicas. Ligação Iônica ou Eletrovalente

(1)

EsPCEX 2016 Química

Ligações Químicas

Teoria do Octeto: Os átomos se tornam estáveis

quando adquirem a estrutura eletrônica do gás nobre mais próximo na tabela periódica.

Para tal, os átomos podem ganhar, perder ou compartilhar elétrons.

Ligação Iônica ou Eletrovalente

Ligação entre metais e ametais, pois, estes apresentam grande diferença de eletronegatividade. O metal cede elétron e os ametais recebem elétrons.

Ex: Na (1A: 1 elétron na última camada ). Ao ceder

1 elétron, a penúltima camada passa a ser a última, com 8 elétrons, tornando-se um íon positivo (cátion), Na+_{(11 prótons e 10 elétrons).}

Cl (7A: 7 elétrons na última camada). Ao

receber 1 elétron passa a ter 8 elétrons na última camada, tornando-se um íon negativo (ânion), Cl

-(17 prótons e 18 elétrons).

Como os íons Na+_{e Cl}-_{têm cargas elétricas}

opostas eles se atraem formando a substância neutra NaCl (cloreto de sódio), sendo este um

composto iônico pois foi formado por ligação

iônica.

Previsão das fórmulas de substância iônicas:

Metais Ametais

Grupo Carga Grupo Carga

1 A 2 A 3 A + 1 + 2 + 3 5 A 6 A 7 A - 3 - 2 - 1

Obs: Os átomos dos elementos da família 4 A podem

tanto receber elétrons ou ceder elétrons.

Ligação Covalente

Ocorre entre átomos que apresentam alta eletronegatividade (ametal + ametal). Não há transferência de elétrons, e sim um compartilhamento de pares de elétrons.

As substâncias formadas por ligações covalentes são chamadas de moleculares.

Ex: Cl (cloro, com sete elétrons no último nível) faz

ligação covalente com outro átomo de flúor:

Ligação covalente dativa: Ocorre quando o par de

elétrons compartilhamento é 3proveniente de um único átomo. Essa ligação só ocorre após esgotar todas as possibilidades de ocorrer ligação covalente comum.

Ligação metálica: ocorre entre os metais, isto é,

átomos de baixa eletronegatividade. Um sólido metálico seria formado por núcleos dos átomos imersos numa nuvem de elétrons da última camada dos átomos (elétrons mais fracamente atraídos para núcleo). A nuvem eletrônica pertence a todo agregado atômico. Como os metais são formados por átomos de um mesmo tipo, a fórmula de uma substância metálica é o próprio símbolo do elemento metálico.

Os elétrons semi-livres justifica as propriedades dos metais: bons condutores de

eletricidade e calor, portadores de um brilho característico, etc.

Polaridade das Ligações

As ligações são consideradas apolares quando os átomos que se ligam possuem a mesma eletronegatividade, ou seja não existe diferença de eletronegatividade e são polares quando os átomos apresentam diferentes eletronegatividade.

O átomo mais eletronegativo atrai mais intensamente o par de elétrons da ligação e adquire carga parcial negativa. O átomo menos eletronegativo, por ter os elétrons da ligação afastados de seu núcleo, se torna parcialmente

positivo.

Geometria Molecular

Para determinar a geometria das moléculas, devemos considerar a disposição espacial dos

núcleos dos átomos que constituem essas moléculas

e que irão originar diferentes formas geométricas. Os pares eletrônicos ao redor de um átomo central, participando ou não da ligação, se comportam como nuvens eletrônicas que se repelem, ficando orientadas no espaço com a maior

distância angular possível.

 Molécula com dois átomos:

LINEAR: única forma possível. Ex: HCl, HBr, O2, N2.

 Molécula com três átomos:

LINEAR: se o átomo central não possuir par de

elétrons livres. Ângulo: 120º.

Ex: CO2, N2O.

(2)

ANGULAR: se o átomo central possuir par de

elétrons livres.

Ex: a) H2O b) SO2

Ãngulo: 104º30' Ângulo: 90º

 Moléculas com quatro átomos:

TRIGONAL PLANA: se o átomo central não possuir

par de elétrons livres.

Ex: a) SO3 b) BF3

PIRAMIDAL: se o átomo central possuir par de

elétrons livres.

Ex: NH3 . .

 Molécula com cinco átomos:

TETRAÉDRICA: se o átomo central fizer ligação com

4 átomos. Ex: CH4, CH3Cl Ângulo: 109º28'

OBS: As ligações covalentes podem se apolares

(quando os átomos têm a mesma eletronegatividade) ou polares (quando os átomos apresentam eletronegatividade diferentes)

Ligação sigma (): Ocorre através de superposição de orbitais através de um mesmo eixo.

Ligação pi (): Ocorre através de superposição de orbitais através de planos paralelos..

Uma ligação simples é sempre sigma, uma dupla ligação é formada por uma ligação sigma e

uma pi e uma tripla ligação por uma sigma e duas pi.

Polaridade das Moléculas

Molécula apolar: Seu momento dipolar é zero. LINEAR: somente as diatômicas formadas por

átomos iguais. Ex: H2, Cl2, N2.

LINEAR, TRIGONAL E TETRAÉDRICA: quando os

átomos ligados ao átomo central forem iguais entre si. Ex: BeH2, BH3, CH4,

Molécula polar: Seu momento dipolar é diferente

de zero.

Ex.: As demais.

Forças Intermoleculares

Forças de Van der Waals ou Dipolo Momentâneo ou Dipolo Instantâneo – São forças fracas e ocorrem

entre moléculas apolares. Ocorre um dipolo momentâneo entre as moléculas.

Ex: H2, CH4, BH3, CO2, BeCl2.

Forças de Dipolo Permanente ou Dipolo-dipolo -

Ocorre entre as moléculas polares onde a extremidade negativa de um dipolo atrai a extremidade positiva do outro. Quanto maior a polaridade e o tamanho das moléculas, maior será a força de atração entre elas.

Ex: H2S, HCl, HBr.

Pontes de Hidrogênio - Ocorrem quando a molécula

possui hidrogênio ligado a um elemento muito eletronegativo: flúor (F), Oxigênio (O) ou nitrogênio (N).

Obs: quanto maior o ponto de ebulição, maior é a

força de atração entre as moléculas. Essa força é caracterizada de moléculas polares contendo átomos de hidrogênio ligados a átomos muito eletronegativos da outra.

Ex: NH3, H2O, HF.

Propriedades das Substâncias

Ponto de fusão e de ebulição - quanto maior a

força elétrica que mantém os átomos, moléculas ou íons unidos, maiores são seus pontos de fusão e de ebulição. As substâncias iônicas são as que têm

maiores pontos de fusão e de ebulição, pois as

forças de atração entre os íons são fortes. Nas moléculas polares são baixos, e nas apolares são extremamente baixos.

Solubilidade

Para haver uma solução é necessário que:

O H H O O S = O II S O O _F F F B I N H _H H H H H C H

(3)

 As interações elétricas entre as partículas de soluto, solvente-solvente e soluto-solvente sejam rompidas;

OBS: "Semelhante dissolve semelhante":

 Substância polar dissolve substância polar.  Substância apolar dissolve substância apolar.

Condutividade elétrica

A corrente elétrica resulta do movimento ordenado de cargas elétricas (íons ou elétrons). Conduzem a eletricidade:

 Metais, por possuírem nuvem eletrônica;

 Substâncias iônicas, quando fundidas ou em soluções aquosas, pois seus íons estão em movimento;

Obs: Os compostos moleculares não conduzem a

eletricidade nem no estado sólido nem no estado líquido, pois suas moléculas não apresentam cargas elétricas livres.

Exercícios

1.

[EsPCEx-2011] A seguir são apresentadas as

configurações

eletrônicas,

segundo

o

diagrama de Linus Pauling nos seus estados

_3s

2

_3p

5

Com base nessas informações, a alternativa

correta é:

[A] O ganho de um elétron pelo átomo IV

ocorre com absorção de energia.

[B] Dentre os átomos apresentados, o

átomo I apresenta a menor energia de

ionização.

[C] O átomo III tem maior raio atômico

que o átomo II.

[D] O cátion monovalente oriundo do

átomo II é isoeletrônico em relação ao

átomo III.

[E] A ligação química entre o átomo II e o

átomo IV é iônica.

Resp.: opção [E]

Questão sobre Propriedades Periódicas e

Ligação Química.

I - tem 8 elétrons no último nível (é um

gás nobre)

II – termina em s

1

_{(é um metal alcalino)}

III - termina em s

2

_{(é um metal alcalino}

terroso)

IV – tem 7 elétrons no último nível (é

um halogênio)

[A] Falsa. O átomo IV tem 7 elétrons na última

camada, necessitando, apenas de um

elétron apenas para chegar à estabilidade

(regra do octeto), logo, ele libera energia

para se estabilizar.

[B] Falsa. A energia de ionização aumenta da

esquerda para a direita e de baixo para

cima na tabela periódica, portanto, o

átomo I (gás nobre) tem maior alta energia

de ionização.

[C] Falsa; tanto o átomo II, quanto o III, estão

no mesmo período (têm 3 níveis de

energia), porém, o átomo II é um metal

alcalino e o III é um alcalino terroso, logo,

o II tem maior raio atômico, pois o raio

atômico varia da direita para a esquerda

na tabela periódica.

[D] Falsa; o átomo II quando passa a ser um

cátion monovalente perde um elétron,

ficando com a configuração eletrônica do

gás nobre anterior à ele (sendo

isoeletrônicos), não sendo isoeletrônico do

átomo III, que tem 3 elétrons a mais que o

cátion monovalente do átomo II.

[E] Correta. A ligação iônica ocorre entre um

metal (II – metal alcalino) e um ametal (IV

– halogênio).

Compostos Iônicos e Moleculares

2.

[EsPCEx-2015]

Compostos

iônicos

são

aqueles que apresentam ligação iônica. A

ligação iônica é a ligação entre íons

positivos e negativos, unidos por forças de

atração eletrostática.

(Texto adaptado de: Usberco, João e Salvador, Edgard, Química: química geral, vol 1, pág 225, Saraiva, 2009)

Sobre as propriedades e características de

compostos iônicos são feitas as seguintes

afirmativas:

I. apresentam brilho metálico.

II. apresentam elevadas temperaturas de

fusão e ebulição.

III. apresentam boa condutibilidade elétrica

quando em solução aquosa.

IV. são sólidos nas condições ambiente (25

°C e 1atm).

V. são pouco solúveis em solventes polares

como a água.

(4)

Das afirmativas apresentadas estão

corretas apenas

[A] II, IV e V.

[B] II, III e IV.

[C] I, III e V.

[D] I, IV e V.

[E]

I, II e III.

Resp.: opção [B]

3.

[EsPCEx-2011] A tabela abaixo apresenta

alguns dos produtos químicos existentes em

uma residência.

Assinale a alternativa correta.

[A] O cloreto de sódio é um composto iônico

que apresenta alta solubilidade em água

e, no estado sólido, apresenta boa

condutividade elétrica.

[B] A solução aquosa de sacarose é uma

substância molecular que conduz muito

bem a corrente elétrica devido à

formação de ligações de hidrogênio

entre as moléculas de sacarose e a

água.

[C] O hidróxido de sódio e o cloreto de sódio

são compostos iônicos que, quando

dissolvidos em água, sofrem dissociação,

em que os íons formados são

responsáveis pelo transporte de cargas.

[D] Soluções aquosas de sacarose e de

cloreto

de

sódio

apresentam

condutividade elétrica maior que aquela

apresentada pela água destilada (pura),

pois existe a formação de soluções

eletrolíticas, em ambas as soluções.

[E] O ácido carbônico é um diácido, muito

estável, sendo considerado como ácido

forte, não conduz corrente elétrica.

Resp.: opção [C]

[A] Falsa. No estado sólido o cloreto de

sódio não tem boa condutividade.

[B] Falsa. A solução de sacarose, sendo

molecular,

não

conduz

corrente

elétrica, pois não possui íons.

[C] Correta. Embora se use o termo “íons

formados”, quando já existem e, apenas

separam-se em solução.

[D] Falsa. A solução de sacarose não é

eletrolítica.

[E] Falsa. O ácido carbônico (H

2

CO

3

) é um

ácido instável e fraco.

Geometria Molecular

4.

[EsPCEx-2015] O carvão e os derivados do

petróleo são utilizados como combustíveis

para gerar energia para maquinários

industriais. A queima destes combustíveis

libera grande quantidade de gás carbônico

como produto.

Em relação ao gás carbônico, são feitas as

seguintes afirmativas

I. é um composto covalente de geometria

molecular linear.

II. apresenta geometria molecular angular

e ligações triplas, por possuir um átomo

de oxigênio ligado a um carbono.

III. é um composto apolar.

Das afirmativas apresentadas está(ão)

correta(a

[A] apenas II.

[B] apenas I e II.

[C] apenas I e III.

[D] apenas II e III.

[E]

todas.

Resp.: opção [C]

CO

2

é formado apenas por

ametais,

logo

é

um

composto

molécula

(formado

somente

por

ligações covalentes). O

Carbono pertence ao grupo 4A ou 4, possuindo

4 elétrons no último nível (precisa de 4

ligações). O Oxigênio pertence ao grupo 6A pou

6, com 6 elétrons de último nível (precisa de 2

ligações covalentes ou de 2 elétrons). Como

todos os elétrons do último nível do átomo

central (C) foram utilizados nas ligações, as

ligações duplas formadas com oxigênio tendem

a se afastar (repulsão de elétrons), ficando

180º uma da outra. Assim, a molécula fica na

forma LINEAR. É uma molécula APOLAR, pois,

além de ter simetria, possui ligantes iguais,

com mesma força

de dipolo, tendo

resultante igual a

zero.

(5)

5.

[EsPCEx-2014] As substâncias ozônio (O

3

);

dióxido de carbono (CO

2

); dióxido de

enxofre (SO

2

); água (H

2

O) e cianeto de

hidrogênio (HCN) são exemplos que

representam moléculas triatômicas.

Dentre elas, as que apresentam geometria

molecular linear são, apenas,

Dados:

1

H;

6

C;

8

O;

16

S;

7

N

[A] cianeto de hidrogênio e dióxido de

carbono.

[B] água e cianeto de hidrogênio.

[C] ozônio e água.

[D] dióxido de enxofre e dióxido de

carbono.

[E] ozônio e dióxido de enxofre.

Resp.: opção [A]

6.

[EsPCEx-2011] São dadas as Tabelas abaixo.

A Tabela I apresenta a correspondência

entre as substâncias representadas pelas

letras x, m, r e z e suas respectivas

temperaturas de ebulição.

A Tabela II mostra os elementos químicos

(H, F, Cl, Br e I) e suas respectivas massas

atômicas.

Com base nas Tabelas acima, são feitas as

seguintes afirmações:

I. As substâncias correspondentes a x,

m, r e z são, respectivamente, HF,

HI, HBr e HCl.

II. As moléculas de HCl, HBr e HI são

unidas por forças do tipo pontes ou

ligações de hidrogênio.

III. Das substâncias em questão, o HI

apresenta a maior temperatura de

ebulição, tendo em vista possuir a

maior massa molar.

Das

afirmações

feitas,

está(ão)

correta(s) apenas:

[A] I.

[B] II.

[C] III.

[D] I e III.

[E] II e III.

Resp.: opção [A]

I. Verdadeira. O HF tem maior temperatura

de ebulição, pois possui ligações de

hidrogênio. Os demais seguem a ordem pela

massa do halogênio.

II. Falsa. Somente o HF possui pontes de

hidrogênio.

III. Falsa. Como já vimos no item I, quem

possui maior temperatura de ebulição é o

HF.

Exercícios diversos

1) (UnB) O carbono, nome dado por Lavoisier em

1789, é de fundamental importância na constituição dos compostos orgânicos.

Existem pelo menos 7 (sete) formas alotrópicas: grafite (alfa e beta), diamante, lonsdaleíta (diamante hexagonal), caoíta, carbono (VI) e os fulerenos.

Consultando a tabela periódica, julgue os itens, com relação ao carbono.

(1) O carbono no comporto metano (CH4), com 4 (quatro) elétrons na camada de valência, possui estrutura trigonal plana.

(2) O clorofórmio, CHCl3, substância polar, é totalmente solúvel em benzeno, C6H6, substância apolar.

(3) O carbono, elemento presente em todos os seres vivos, origina um ramo importante da química, a Química orgânica.

(4) O carbono 12 (12_{C) possui 12 (doze) prótons no} seu núcleo.

(5) O carbono combina-se com elementos da família 7A, formando compostos de fórmula CX4 (onde X representa halogênio).

EECEC

2) (Unesp-SP) Dois elementos, X e Y estão bem

separados na fila de reatividade química. Se X

angular linear angular

O

C

O

S

O

angular linear

O

H

C

N

(6)

tem 1 elétrons na última camada e Y tem 6 elétrons, o composto formado será:

a) molecular e de fórmula XY2;

b) molecular e de fórmula X2Y;

c) iônico e de fórmula X2Y;

d) iônico e de fórmula XY2;

e) iônico e de fórmula X6Y.

(c)

3) (UM-SP) A fórmula do composto formado por

átomos de um elemento químico X, de número atômico 12, e átomos de um elemento químico Y, de número atômico 17, será:

a) XY2; d) X2Y3;

b) XY; e) X3Y2.

c) X2Y; (a)

4) (OSEC-SP) Num composto, sendo X o cátion, Y o

ânion e X2Y3, a fórmula, os átomos X e Y, no estado normal, os prováveis números de elétrons na última camada são, respectivamente:

a) 2 e 3; d) 3 e 6; c) 2 e 5; b) 3 e 2; e) 5 e 6. (d) 5) (ITA-SP) Esta questão refere-se à classificação

periódica dos elementos, esquematizados a seguir. Os símbolos dos elementos foram substituídos por letras arbitrariamente escolhidas. A letra T representa o símbolo de um gás nobre. 1 8 V 2 5 6 7 D W M G J L R X Y U Q Z T

Baseado na posição dos elementos mencionados na tabela periódica anterior, a fórmula falsa é:

a) X2L; d) QW3;

b) YW2; e) GR4.

c) M2J3; (c)

6) (Fuvest-SP) Escolha, entre as fórmulas dadas a

seguir, aquela que representa a substância de maior caráter iônico:

a) HF; c) ICl;

b) CsCl d) Na2. (b)

7) (UFCE) Selecione as alternativas onde não há

exata correspondência entre a molécula e sua forma geométrica:

a) N2 - Linear. d) CCl4 - tetraédrica

b) CO2 - Linear. e) BF3 - pirâmide trigonal

c) H2O - Angular; (e)

8) (PUC-SP) Considere uma substância X: I. Em condições ambientais é sólida;

II. Dissolve-se em água;

III. Possui alto ponto de fusão;

IV. No estado sólido não conduz eletricidade; V. Conduz eletricidade em solução aquosa ou

quando fundida.

O mais provável é que X seja:

a) um composto iônico que se dissocia em

água;

b) um composto molecular polar que se ioniza

em água;

c) um metal que reage com a água;

d) uma substância apolar que se dissocia em

água;

e) um composto molecular polar que se

dissocia em água.

(a)

9) (USF- SP) Um átomo X da família IIA e outro

átomo Y da família VIIA formarão um composto:

a) iônico de fórmula X2Y.

b) molecular de fórmula XY2.

c) Iônico de fórmula XY2.

d) molecular de fórmula X2Y.

(c)

10) Os compostos iônicos apresentam as seguintes

propriedades:

01. elevado ponto de ebulição. 02. Geralmente são sólidos.

03. São geralmente solúveis em água; apresentam estrutura cristalina e altos pontos de fusão.

04. Boa condutividade elétrica; solubilidade em água; são geralmente líquidos.

05. São todos solúveis em solventes polares. 06. Apresentam brilho metálico.

07. São geralmente solúveis em solventes apolares.

(1, 2, 3 e 5)

11) (Odonto. Diamantina-MG) Considere as fórmulas e ângulos de ligações dados a seguir:

Fórmula H2O NH3 CH4 BeH2 Ângulo 105º 107º 109º28' 180º

As formas geométricas dessa moléculas são, respectivamente:

a) tetraédrica, tetraédrica, tetraédrica, angular. b) Angular, piramidal, tetraédrica, angular. c) Angular, piramidal, tetraédrica, linear. d) Angular, angular, piramidal, trigonal. e) Trigonal, trigonal, piramidal, angular.

(c)

12) A respeito de polaridade em moléculas e suas

formas geométricas, julgue os itens.

(1) Tanto o enxofre (Z=16) quanto o berílio (Z=4) formam compostos lineares.

(2) O carbono (Z=6), por realizar 4 ligações, pode aparecer em compostos diferentes com formas geométricas diferentes, dependendo do tipo de ligação realizada pelo mesmo.

(3) Embora a ligação entre o nitrogênio e o hidrogênio seja polar, o composto NH3 é apolar. (4) O carbono pode formar compostos apolares, o

CCl4 e o CO2, embora tenham geometria diferentes também.

(7)

ECEE

13) Julgue os itens.

(1) A água seria gás, à temperatura ambiente, se suas moléculas fossem lineares (H – O – H). (2) A molécula de CF4 é apolar, embora as ligações

C–F sejam polares.

(3) A união entre os átomos de um metal se dá por meio do compartilhamento de pares de elétrons.

(4) As espécies NH4+ e NH3 têm a mesma geometria. (5) O CH4 é menos solúvel em CCl4 do que em CHCl3. (6) No estado líquido, há fortes interações entre as

moléculas de ácido acético (CH3COOH).

CCEEEC

14) A geometria de uma molécula interfere em uma

série de propriedades e características dos materiais. A esse respeito, julgue os itens. (1) Dependendo da geometria de uma molécula, ela

pode ser muito solúvel ou não, em um dado solvente.

(2) A geometria de uma molécula pode determinar se um material, por ela constituída, pode ser utilizado em altas temperaturas sem sofrer transformações de estado físico.

(3) A água possui uma geometria angular, porém, se os seus átomos estivessem distribuídos de forma linear, a água não poderia ser utilizada nos radiadores dos automóveis.

(4) A amônia é um eletrólito forte (bom condutor de corrente elétrica). Isso não ocorreria se a sua geometria molecular fosse trigonal plana.

CCCC

Questões de Olimpíadas de Química

1. Quais geometrias são possíveis para uma

molécula do tipo ABn cujo átomo central apresenta hibridação do tipo sp3_?

a) Tetraédrica, piramidal ou em forma de “v” (angular)

b) Tetraédrica, piramidal ou triangular plana c) Tetraédrica ou triangular plana

d) Tetraédrica ou piramidal e) Somente tetraédrica

Resp: (e)

A hibridação sp3_{, o átomo central tem 4}

ligantes, então, sua estrutura será tetraédrica somente.

2. A geometria molecular de uma espécie química

pode ser prevista a partir do modelo da repulsão dos pares eletrônicos da camada de valência.

a) Associe cada espécie química à respectiva geometria.

I. SO2 ( ) linear II. CO2 ( ) angular III. SO3 ( ) tetraédrica IV. NH3 ( ) trigonal planar

V. CH4 ( ) quadrado planar VI. XeF4 ( ) pirâmide trigonal VII. IF5 ( ) bipirâmide trigonal

VIII. PCl5 ( ) pirâmide de base quadrada b) Distribua as espécies químicas acima em dois grupos

Grupo A – moléculas apolares Grupo B – moléculas polares

Resp:

a) I. angular b) II. linear

c) III. trigonal ou trigonal plana d) IV. piramidal ou pirâmide trigonal e) V. tetraédrica

f) VI. quadrado planar

g) VII. pirâmide de base quadrada h) VIII. bipirâmide trigonal

3. (OBQ-2008) Através de técnicas criogênicas

podem ser alcançadas temperaturas muito baixas, tornando possível condensar o hidrogênio gasoso (em torno de -253o_C), obtendo assim hidrogênio líquido. Desta forma, uma maior quantidade de hidrogênio pode ser armazenada e transportada. Quando o hidrogênio retorna do estado líquido para o estado gasoso ocorre o rompimento de:

a) Interações de Van der Waals b) Ligações covalentes

c) Ligações de hidrogênio d) Pontes de hidrogênio

e) As opções (c) e (d) estão corretas.

(e)

4. As geometrias das moléculas BCl3 e PCl5 são, respectivamente:

a) piramidal e pentaédrica b) triangular plana e pentaédrica

c) piramidal e bipirâmide de base triangular d) piramidal e bipirâmide de base quadrada e) triangular plana e bipirâmide de base