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APOSTILA LIGAÇÕES QUÍMICAS

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Academic year: 2018

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APOSTILA - LIGAÇÕES QUÍMICAS

Ligação Química é uma força de atração elétrica originada pela interação de átomos (“cargas elétricas”). Em relação à capacidade de atração elétrica, os átomos são classificados em: metais, ametais, semimetais, hidrogênio e gases nobres.

Metais (M): alta capacidade de “ceder” elétrons. São eletropositivos.

Ametais (A): alta capacidade de “ganhar” elétrons. São eletronegativos.

Hidrogênio (H): quando interage com metais “ganham” elétrons. Quando interagem com ametais “cedem”

elétrons.

Gases Nobres (GN): não “ganham” e nem “cedem” elétrons. Baixíssima capacidade de fazer ligações químicas.

Semimetais (S): quando interage com metais “ganham” elétrons. Quando interagem com ametais “cedem”

elétrons.

1A 8A

H

2A 3A 4A 5A 6A 7A

C N O F

P S Cl

Br

I

At

Em relação à classe de átomos participantes da ligação química, as ligações químicas são classificadas em:

Ligação Iônica: MA ou MH.

Ligação Metálica: MM, do mesmo elemento químico. Ligação Covalente: AA, HA ou HH.

ÁTOMOS

Metais

Ametais

Hidrogênio

Gases

Nobres

Semimetais

LIGAÇÕES QUÍMICAS

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LIGAÇÃO IÔNICA

Ligação iônica é a ligação química baseada na força de atração elétrica entre um metal e um ametal ou entre um metal e um hidrogênio.

O metal tem baixa eletronegatividade, doa elétrons, e forma um cátion.

O ametal tem alta eletronegatividade, ganha elétrons, e forma um ânion.

Os dois íons se atraem devido a força de atração elétrica, estabelecendo a ligação química e formando o composto iônico.

Composto Iônico

Os íons do composto iônico se aglomeram no espaço, de forma que os cátions fiquem rodeados por ânions e os ânions rodeados por cátions.

Estrutura cristalina do NaC𝓁. Na+ em cinza escuro e Cl- em cinza claro.

Esta estrutura denomina-se retículo cristalino, que é um arranjo simétrico que pode ser formado por íons, átomos ou moléculas. O retículo cristalino forma a substância sólida cristalina.

(3)

FORMA DO CRISTAL CÉLULA UNITÁRIA

Triclínico

Corpo Simples

Monoclínico

Corpo Simples Corpo Centrado na Base

Ortorrômbico

Corpo Simples Corpo Centrado na Base Corpo Centrado Corpo Centrado na Face

Hexagonal

Corpo Centrado na Base

Romboédrico

Corpo Simples

Tetragonal

Corpo Simples Corpo Centrado

Cúbico

(4)

Os vértices do sólido geométrico poliédrico indica a posição dos íons, átomos ou moléculas, as arestas simbolizam a ligação química.

Sólido Geométrico é uma figura geométrica espacial, ou seja, possui volume. Poliedro é um sólido geométrico de várias faces.

A célula unitária do cloreto de sódio é a cúbica de corpo centrado na face.

Fórmula Química

A fórmula química do composto iônico é representada pela composição mínima de íons (fórmula mínima). Por exemplo, no retículo cristalino do NaC𝓁, cada Na+ está rodeado por 6 C𝓁- e cada C𝓁- está rodeado por 6 Na+,

numa proporção de 6:6, porém, o retículo cristalino será representado simplesmente por NaC𝓁, indicando que a proporção mínima entre os íons da estrutura é de um íon de sódio para um íon de cloro.

Como determinar a fórmula mínima dos compostos iônicos: REGRA DA VALÊNCIA.

O cátion deve vir escrito à esquerda do ânion e o ânion à direita do cátion. O valor numérico da carga do cátion será o índice do ânion e o valor numérico da carga do ânion será o índice do cátion.

Exemplos:

Al3+ O

2-NaCl Al2O3 MgCl2

Como determinar a carga de cátions e de ânions:

Metais formam cátions

A quantidade de elétrons na camada de valência será a carga do átomo

1A 2A 3A 4A

E1+ E2+ E3+ E4+

Ametais formam ânions

A quantidade de elétrons que se adiciona na camada de valência para completar 8 elétrons será a carga.

4A 5A 6A 7A

E4- E3- E2- E

1-Na+ Cl- Mg2+ Cl

-VÉRTICE

ARESTA

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LIGAÇÃO METÁLICA

Ligação metálica é uma força de atração elétrica baseada na atração entre cátions metálicos, do mesmo elemento químico, e elétrons ao seu redor.

O metal tem baixa eletronegatividade, doa elétrons, e forma um cátion.

Os cátions ficam envoltos por uma “poeira” dos elétrons que foram doados. Esta poeira de elétrons mantém os cátions unidos por uma força de atração elétrica denominada ligação metálica e formam o composto metálico.

Composto Metálico

Os cátions do composto metálico se aglomeram no espaço ordenadamente formando um retículo cristalino.

Estrutura cristalina do cobre metálico, Cu0.

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Fórmula Química

É impossível estimar o número de cátions metálicos que há em uma amostra de substância metálica. Sendo assim, a fórmula química que representa o composto metálico é o símbolo do seu elemento elevado a carga neutra: Cu0, ou somente, o símbolo do elemento: Cu. Esta representação também é denominada fórmula mínima.

LIGAÇÃO COVALENTE

Ligação covalente é uma força de atração elétrica entre o núcleo de uma ametal e os elétrons de valência do outro ametal e vice versa, ou entre o núcleo de um átomo de hidrogênio com os elétrons de valência de um ametal e vice versa, ou entre dois núcleos e duas camadas de valência de dois átomos de hidrogênio.

O ametal é eletronegativo por que possui raio atômico pequeno, sendo assim, o núcleo de um ametal atrai a eletrosfera do outro ametal.

Os dois átomos se atraem devido a forças de atração elétrica entre seus núcleos e elétrons de valencia, estabelecendo a ligação química covalente e formando moléculas.

Há dois tipos de ligação covalente: ligação covalente comum e ligação covalente dativa.

Comum: força de atração elétrica se estabelece entre um elétron desemparelhado de um ametal ou hidrogênio com outro elétron desemparelhado de outro ametal ou hidrogênio.

Dativa: força de atração elétrica que se estabelece entre pares de elétrons emparelhados de uma molécula com elétrons desemparelhados de um ametal ou hidrogênio.

OXIGÊNIO OZÔNIO

LIGAÇÃO

COVALENTE

COMUM

(7)

Fórmula Química A ligação covalente pode ser representada por três fórmulas químicas:

Fórmula Eletrônica: nessa fórmula aparecem também os elétrons da camada de valência de cada átomo e a formação de pares eletrônicos (elétrons emparelhados). Esses elétrons são simbolizados por .

Fórmula Estrutural: mostra as ligações dos elementos, sendo que cada par de elétrons compartilhado corresponde a um traço . Se for apenas um traço chamamos de ligação simples EE; se forem dois, ligação dupla E=E; e se forem três traços, ligação tripla E≡E.

Fórmula Molecular: indica quantos átomos de cada elemento têm na molécula.

Fórmula Eletrônica Fórmula Estrutural Fórmula Molecular

H

2

O

Polaridade da ligação covalente Os polos na ligação covalente estão associados à eletronegatividade. A escala de eletronegatividade de Pauling facilita nosso estudo:

A eletronegatividade é crescente no sentido da seta. Temos um memorando que pode auxiliar na memorização desta escala: “Fui Olhar Nadar Clara Branca Imaginei Sem Calcinha Pescando Homem”.

Quanto maior a diferença de eletronegatividade entre os átomos envolvidos na ligação, maior será a polaridade da ligação, se não houver diferença de eletronegatividade a ligação será apolar.

 Se a ligação covalente for entre átomos de mesma eletronegatividade, a ligação será apolar, porque não ocorre formação de polos.

Exemplo: Br ─ Br

 Se a ligação covalente for entre átomos com eletronegatividades diferentes, a ligação será polar. Esta diferença induz o acúmulo de carga negativa ao redor do elemento mais eletronegativo, gerando assim, polos na ligação.

Exemplo: na molécula de água há hidrogênio (H) ligado a oxigênio (O). Repare que de acordo com a escala, o

“O” se encontra em uma extremidade e o “H” na outra, ou seja, estão bem distantes. Sendo assim, a ligação H─O é considerada polar, pois os elementos que a formam possuem eletronegatividades distintas.

Substância Covalente

As moléculas se unem uma as outras por forças de atração elétrica denominadas forças intermoleculares.

Forças intermoleculares são forças de atração elétrica que unem moléculas. São classificadas em três tipos: ponte de hidrogênio, dipolo permanente e dipolo induzido.

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Ponte de Hidrogênio Dipolo Permanente Dipolo Induzido

Ponte de Hidrogênio é uma interação entre átomos de hidrogênio de uma molécula com átomos de elementos altamente eletronegativos (oxigênio - O, flúor - F e nitrogênio - N) de outra molécula.

Dipolo Permanente é uma interação entre o polo positivo de uma molécula e o polo negativo da outra molécula. Só ocorre com moléculas polares.

Dipolo Induzido é uma interação que ocorre devido à polarização

momentânea da molécula. Só ocorre com moléculas apolares.

CARACTERÍSTICAS DAS SUBSTÂNCIAS

Substância Iônica Substância Metálica Substância Covalente

 Não conduzem eletricidade no estado sólido;

 Tem alto ponto de fusão;

 São sólidos cristalinos à temperatura ambiente;

 Conduzem eletricidade em meio aquoso.

 Conduzem eletricidade e calor no estado sólido;

 Tem alto ponto de fusão;

 São sólidos cristalinos à temperatura ambiente;

 São dúcteis e maleáveis.

 Não conduzem eletricidade;

 Tem baixo ponto de fusão;

 São sólidos cristalinos;

 Na temperatura ambiente podem ser sólidos, líquidos ou gasosos.

LIGAÇÃO INTERMOLECULAR PONTE DE HIDROGÊNIO DIPOLO PERMANENTE DIPOLO INDUZIDO H O H H O H H O H ligação covalente

ponte de hidrogênio H Cl H Cl

Referências

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