LIGAÇÕES QUÍMICAS Conceito Geral: Combinação entre átomos, moléculas e íons onde cada espécie química procura uma maior estabilidade.

Menos estáveis

Mais estáveis

Átomos isolados

Átomos ligados

En

ergi

a

Definições Estado Natural dos Átomos: os átomos são encontrados na natureza combinados de modo a adquirir maior estabilidade.

Estabilidade química: os átomos precisam completar seus orbitais incompletos perdendo ou ganhando elétrons da última camada.

Camada de Valência: as ligações químicas, de um modo geral, envolvem apenas a última camada do átomo.

Regra do Octeto

Descrição: O átomo adquire estabilidade ao completar oito elétrons na última camada, imitando os gases nobres.

Configuração Geral: ns2 np6

Obs. Esta regra só é válida para os elementos representativos. Exceção para o H, Li, B e Be.

Regra do Dueto

Descrição: O átomo adquire estabilidade ao completar a camada de valência com dois elétrons, imitando o gás nobre - He.

Configuração Geral: ns2

Obs. Esta regra só é válida para os elementos representativos: H, Li, B e Be.

TIPOS DE LIGAÇÃO

IÔNICA ou ELETROVALENTE

COVALENTE ou MOLECULAR:

- Simples

- Dativa

INTERMOLECULAR

METÁLICA

LIGAÇÃO IÔNICA Definição: ocorre através da transferência definitiva de elétrons de um átomo para outro, dando origem a íons de cargas contrárias, que se atraem formando um aglomerado iônico ou retículo cristalino.

Exemplo: formação do cloreto de sódio – NaCl.

Na (Z = 11) 1s2) 2s2, 2p6) 3s1

Cl ( Z = 17) 1s2) 2s2, 2p6) 3s2, 3p5

Na+ Cl- Na Cl

Ligação Iônica

Configuração dos Átomos:

Na Cl

Ligação Iônica

Transferência do elétron:

Na Cl

Ligação Iônica

Formação dos íons:

Na+ Cl-

Ligação Iônica

Atração Eletrostática:

Na+ Cl-

Ligação Iônica

Atração Eletrostática:

Na+ Cl-

Ligação Iônica

Aglomerado Iônico ou Retículo Cristalino:

Fórmula dos Compostos Iônicos

[A]+XY

[B]-YX

Cargas = + xy – xy = zeroExemplos:

Ca+2 + Br-1 CaBr2

AL+3 + S-2 Al2S3

Ligações dos Grupos - A

Grupo Carga Grupo Carga

1A + 1 5A - 3

2A + 2 6A - 2

3A + 3 7A - 1

Exemplos:

a) K+Cl- KCl

b) Ca+2I-1 CaI2

c) Al+3S-2 Al2S3

d) Fe+3O-2 Fe2O3

Características dos Compostos Iônicos

Sólidos a temperatura ambiente.

Ponto de Fusão e Ebulição muito elevados.

Conduzem corrente elétrica fundidos ou em solução aquosa.

Melhor solvente é a água.

Participantes dos Compostos Iônicos

Metal com: - Hidrogênio

- Semimetal

- Ametal

- Radical salino (SO4-2)

Radical Catiônico (NH4+) com os ânions

listados para os metais.

Exercícios de fixação:Página - 55

1. Para que haja uma ligação iônica é necessário que:

a) O potencial de ionizção dos átomos participantes tenha valores próximos. b) A eletronegatividade dos átomos participantes tenha valores próximos. c) a eletronegatividade dos átomos participantes tenha valores bastantes diferentes. d) Os életrons de ligação sejam de orbitais s. e) As afinidades eletrônicas sejam nulas.

2. Átomos do elemento X (número atômico = 20) e do elemento Y (número atômico = 7) unem-se por ligações iônicas originando o composto de fórmula:

a) XY b) X2Y c) X3Y2 d) X2Y3 e) X3Y4

Exercícios de fixação:3. Os compostos iônicos, como o cloreto de sódio,

apresentam as propriedades:

a) Líquidos nas condições ambientais, bons condutores de eletricidade e baixo ponto de fusão. b) Líquidos ou gasosos, maus condutores de eletricidade em solução aquosa e baixo ponto de fusão. c) Sólidos, maus condutorers de eletricidade em solução aquosa e baixo ponto de fusão. d) Sólidos, bons condutores de eletricidade no estado sólido e alto ponto de fusão. e) Sólidos, bons condutores de eletricidade em solução aquosa e elevado ponto de fusão.

LIGAÇÃO COVALENTE OU MOLECULAR

Definição: Ocorre através do compartilhamento de um par de elétrons entre os átomos que possuem pequena ou nenhuma diferença de eletronegatividade, se unindo por atração magnética dos orbitais da última camada.

Tipos de Ligações Covalentes:

- Covalente Simples.

- Covalente Dativa.

Ligação Covalente Simples ou Normal

Definição: é assim chamada quando o par eletrônico compartilhado é formado por um elétron de cada átomo ligante.

Exemplo: formação do cloro – Cl2.

Cl ( Z = 17) 1s2) 2s2, 2p6) 3s2, 3p5

Cl Cl Cl2 ou Cl - Cl

Fórmula de Lewis Molecular Estrutural

Ligação Covalente Simples ou Normal

Configuração dos Átomos:

Ligação Covalente Simples ou Normal

Atração Magnética:

Ligação Covalente Simples ou Normal

Atração Magnética:

Ligação Covalente Simples ou Normal

Nuvem Eletrônica ou Orbital Molecular:

Cl Cl

Exemplos de Ligações Covalentes Simples

O2 ou O = O O O

N2 ou N N N N

O HH H2O ou H - O - H

Cl H HCl ou H - Cl

Ligação Covalente Dativa ou Coordenada

Definição: é assim chamada quando o par eletrônico compartilhado pertence a um dos átomos que participa da ligação, só ocorre quando todas as ligações covalentes simples possíveis já aconteceram.

Exemplo: formação do SO2.

O S O +O S

O

S = O + O S = O

O

NÚMERO DE VALÊNCIA Definição: é o número de ligações covalentes

normais e dativas que um átomo é capaz de formar.

Valências dos grupos A

GRUPOS 4A 5A 6A 7AFórmula deLewis E E E E

N° de Valênciassimples 4 3 2 1

N° de Valênciasdativas 0 1 2 3

Hidrogênio - H 1 covalente normal

Moléculas do Tipo HxEOy

Ácidos Oxigenados

Nessas fórmulas todos os átomos de oxigênio aparecem ligados ao elemento central e cada átomo de hidrogênio ficará ligado a um átomo de oxigênio.

Exemplo: ácido sulfúrico - H2SO4

O

O

S

O

O

HH H - O - S - O - H

O

O

LIGAÇÕES SÍGMA () E PI ()

Ligações : ocorrem através da interpenetração de orbitais dos átomos ao longo de um mesmo eixo, por isso é uma ligação forte e difícil de ser rompida.

Ligações : ocorrem apenas com orbitais do tipo p que se interpenetram lateralmente segundo eixos paralelos, por isso é uma ligação mais fraca e fácil de ser rompida.

Obs. As ligações só ocorrem após a ligação , que é única entre dois átomos.

HIBRIDIZAÇÃO DE ORBITAIS Definição: artifício utilizado por alguns

elementos para formarem um maior número de ligações covalentes simples.

Hibridização Ocorrências Geometria Ângulo

sp Be e Mg Linear 180°sp2 B e Al Trigonal 120°sp3 C e Si Tetraédrica 109° 28’

Obs. O Carbono pode apresentar os três tipos de Hibridização.

Exemplos de Hibridização Casos em que o átomo híbrido não completa o seu octeto.

F B

F

F F - B - F

F

BeCl2 Cl Be Cl Cl - Be - Cl

BF3

Hibridização sp

2s 2p 2p 2p

Be átomo isolado

sp sp 2p 2p

Be átomo hibridizado

sp2 sp2 sp2 2p

B átomo hibridizado

Hibridização sp2

2s 2p 2p 2p

B átomo isolado

Hibridização do Carbono

Hibridização Estrutura

Sp3

l – C –

l

Sp2 – C = l

Sp – C ou =C=

Hibridização sp3

2s 2p 2p 2p

C átomo isolado

sp3 sp3 sp3 sp3

C átomo hibridizado

Hibridização sp3d

3s 3p 3p 3p 3d 3d 3d 3d 3d

P átomo isolado

cinco híbridos sp3d 3d 3d 3d 3d

P átomo hibridizado

Hibridização sp3d2

3s 3p 3p 3p 3d 3d 3d 3d 3d

S átomo isolado

Seis híbridos sp3d2 3d 3d 3d

S átomo hibridizado

Características dos Compostos Moleculares

Sólidos, líquidos ou gasosos a temperatura ambiente.

Ponto de Fusão e Ebulição inferiores aos dos compostos iônicos.

Bons isolantes: térmico e elétrico.

Participantes dos Compostos Moleculares

Ametal, Semimetal e Hidrogênio:

- Ametal

- Semimetal

- Hidrogênio

Exercícios de fixação:Página 581. Indique entre os compostos a seguir aqueles em que encontramos

apenas ligações covalentes:

I- NaCl II- CCl4 III- SO2 IV- KCl V- Na2SO4

a) I e II b) II e III c) I e IV d) IV e V e) III e IV

2. O número máximo de ligações covalentes normais e coordenadas do átomo do elemento químico cloro, que é halogênio, do 3° período, pode ser representado por: a) – Cl b) Cl – c) – Cl – d) – Cl – e) – Cl –

3. (UCSal) Uma certa molécula linear é formado por três átomos ligados entre si por uma ligação simples covalente e uma ligação tripla covalente. Sendo assim, existirão nessa molécula:

a) 4 ligações d) 3 ligações e 1 ligação b) 4 ligações e) 2 ligações e 2 ligações c) 1 ligação e 3 ligações

Exercícios de fixação:4. Qual das fórmulas abaixo é prevista para o composto formado por

átomos de fósforo e flúor, considerando o número de elétrons da camada de valência de cada átomo? F | P | | | a) P F b) P – F P c) F – F P d) F – P – F e) P – F – P

5. Nas moléculas: O = C = O e H – C N As hibridizações apresentadas pelos átomos de carbono são, respectivamente:

a) sp e sp2 b) sp e sp3 c) sp e sp d) sp3 e sp3 e) sp3 e sp3

GEOMETRIA MOLECULAR

DEPENDE:

Disposição espacial dos núcleos dos átomos.

Repulsão dos pares eletrônicos das ligações ou pares livres dos átomos.

Obs. Toda molécula formada por dois átomos é sempre linear.

Nuvens Eletrônicas

Quando se tratar de moléculas com três ou mais átomos, considera-se uma nuvem eletrônica para os casos:

Ligação covalente simples

Ligação covalente dupla

Ligação covalente tripla

Par de elétrons não ligante

Formas Geométricas ÁTOMOS HIBRIDIZADOS:

1) sp linear (ex: BeH2, CO2, etc.)

2) sp2 trigonal (ex: BF3,, BH3, etc.)

3) sp3 tetraédrica (ex:CH4, SiH4, etc.)

ÁTOMOS NÃO HIBRIDIZADOS:

1) 2 átomos linear (ex: H2, HCl, etc.)

2) 3 átomos angular (ex: H2O, SO2, etc.)

3) 4 átomos piramidal (ex: PH3, NH3, etc.)

Exercícios de fixação:Página 59

Determine a forma geométrica das espécies químicas abaixo:

• SCl2

• BF3

• HCl

• O3

• PH3

• CO2

• P4

• SiH4

POLARIDADE DAS LIGAÇÕES

Definição: é o acúmulo de cargas elétricas iguais em regiões distintas da ligação pólos.

Ligações iônicas: são fortemente polarizadas, onde cada íon que participa da ligação define um pólo da ligação.

+_

Polaridade das Ligações

Ligações covalentes: é função da diferença de eletronegatividade entre os átomos da ligação.

Classificação:

- Apolar: formadas por átomos de eletronegatividades iguais, a nuvem não se deforma.

- Polar: formadas por átomos de eletronegatividade diferentes, a nuvem se deforma.

Obs. Quanto maior a diferença de eletronegatividade entre os átomos maior a polarização.

Polaridade das LigaçõesLigação covalente apolar:

Ligação covalente polar:

H2

HCl

H H

H Cl + -

POLARIDADE DAS MOLÉCULAS

Definição: acúmulo de cargas elétricas em regiões distintas da molécula, sua força depende da polaridade das ligações e da geometria molecular.

Momentum dipolar: é o vetor que orienta a polaridade da ligação, pólo positivo para o negativo.

Ex: H Cl

Momentum dipolar resultante (r): vetor que define a polaridade da molécula, soma dos vetores.

Polaridade das Moléculas

Molécula apolar: momentum dipolar (r) = zero.

Ex: molécula do gás carbônico – CO2.

O = C = O O C O r = Zero

Molécula polar: momentum dipolar (r) zero.

Ex: molécula da água – H2O.

O

H H

O r Zero (polar)

H H

Exercícios de fixação:Página 60

1. Os tipos de ligações dos compostos LiF, SCl2 e Cl2 são, respectivamente: a) covalente apolar, covalente polar e iônica. b) iônica, covalente apolar e covalente apolar. c) covalente polar, iônica e covalente apolar. d) covalente apolar, iônica e covalente polar. e) iônica, covalente polar, covalente apolar.

2. Dadas as moléculas O2, PCl3, BeH2, C5H10 e CHCl3 o número de moléculas polares é: a) 1 b) 2 c) 3 d) 4 e) 5

3. Dos solventes abaixo, o mais indicado para dissolver enxofre (S8) é: a) H2O (água) d) CS2 (dissulfeto de carbono) b) C2H5OH (álcool etílico) e) C3H8O3 (glicerina) c) HCCl3 (clorofórmio)

LIGAÇÕES INTERMOLECULARES

DEFINIÇÃO: ligações entre as moléculas de substâncias no estado sólido ou líquido.

Tipos de ligações intermoleculares:

1) Ligação Dipolo – Dipolo: ocorrem entre as moléculas polares.

2) Pontes de Hidrogênio: ocorrem entre moléculas fortemente polarizadas, quando o H se encontra ligado aos átomos de F, O e N.

3) Ligação Dipolo Induzido – Dipolo Induzido: ocorrem entre as moléculas apolares.

Forças Intermoleculares e as Propriedades PF e PE

Dois fatores influem nos PF e PE:

1) Ligações intermolecular: quanto maior a intensidade das forças de ligação, maiores os PF e PE da substância.

Ordem crescente da intensidade de interação:

Dipolo induzido < dipolo – dipolo < pontes de H

2) O tamanho das moléculas: quanto maior o tamanho das moléculas, maiores o PF e PE da substância.

Forças Intermoleculares e as Propriedades PF e PE

Exemplos:

PE

Tamanho da molécula

100

0

- 100

H2O

H2SH2Se

H2Te

PE

Tamanho da molécula

CH4

SeH4

GeH4

SnH4

LIGAÇÃO METÁLICA

Definição: ligações entre átomos de metais que formam retículos cristalinos de cátions fixos unidos por uma nuvem de elétrons livres da camada de valência.

Retículo Cristalino

Características dos Metais

Sólidos a temperatura ambiente, exceção do Hg (líquido).

Apresentam brilho metálico, fundidos perdem o brilho, exceção para o Mg e Al.

Densidade superior a da água, exceção para os alcalinos. Menor Li = 0,53 g/mL, maior Os = 22,5g/mL.

PF muito variável, menor Cs = 28,5°C, maior W = 3382°C.

Bons condutores de eletricidade e calor. Ag maior condutividade elétrica, seguida do Cu, Au e Al.

Maleabilidade e ductibilidade.

Ligas Metálicas

Definição: materiais com propriedades metálicas que contém dois ou mais elementos, sendo pelo menos um deles metal. Exemplos:

- Liga de metais para fusíveis ( Bi, Pb, Sn e Cd)

- Liga de ouro de joalharia (Au, Ag e Cu)

- Amálgama dental (Hg, Ag e Cu)

- Bronze ( Cu e Sn)

- Latão (Cu e Zn)

Exercícios de fixação:Página 62

1. Considere as seguintes substâncias químicas: H2, CH4, HCl, H2S e H2O. Qual delas apresenta moléculas associados por pontes de hidrogênio?

a) H2 b) CH4 c) HCl d) H2S e) H2O

CH3OH

CH3OH

H

H

H

H

H

H

H

H

O

OC

C

CH3OH

CH3OH

CH3

HH

O

O

CH3

CH3OH

CH3 OH

CH 3OH

CH3OH

CH3OH

CH3OH

CH

3O

H

CH3

OH

OH

CH3

CH+3

CH3OH

CH3OH

CH+3

OH-

OH-

2. A figura que melhor representa a evaporação do metanol (CH3OH) é:

a) b) c) d) e)

Exercícios de fixação:

3. Dentre os cloretos a seguir, o mais volátil, provavelmente é:

a) CCl4

b) SiCl4

c) GeCl4

d) SnCl4

e) PbCl4