LIGAÇÕES QUÍMICAS

LIGAÇÕES QUÍMICAS

LIGAÇÃO IÔNICA: refere-se às forças eletrostáticas que

existem entre íons de cargas de sinais

contrários.

LIGAÇÃO COVALENTE:

resulta do compartilhamento de

elétrons entre dois átomos.

LIGAÇÃO METÁLICA:

são encontradas em metais como cobre,ferro e

alumínio. Cada átomo está ligado a

vários átomos vizinhos.

The Periodic Table and Atomic Radius

4

Eletronegatividade na TP

5

Eletronegatividade

1

2

3

4

A t

PbB i

PoSnSb

Te

IGe

As

Se

Br

S i

P

S

Cl

F

O

N

C

B

Al Ga

In

TlH gAu

Pd

CdAg

CuNi

IrR

h

Co

Os

Ru

Fe

Re

Tc

W

Mo

Ta

Nb

Hf

Zr

MnCr

V

Ti

La-Lu

Y

Sc

Ra

Ba

Sr

Ca

Mg

Be

Fr

Cs

Rb

K

Na

Li

H

Ele

tro

ne

ga

tivid

ad

e

SÍMBOLOS DE LEWIS

ELÉTRONS DE VALÊNCIA

Elétrons envolvidos em ligações químicas.

Consiste do símbolo químico do elemento mais um ponto para cada elétron de valência.

S [Ne] 3s2 3p4

Seis elétrons de valência.

S O número de elétrons de valência de qualquer

elemento é o mesmo do número do grupo do elemento da tabela periódica.

Electron Dot Structure or Lewis Dot Diagram

A notation showing the valence electrons surrounding the atomic symbol.

Valence Electrons

• Valence electrons are the electrons in the highest occupied energy level of the atom.

• Valence electrons are the only electrons generally involved in bond formation.

Electron Configuration of Sodium

• 1s2 2s2 2p6 3s1

• Which is the valence electron for Na?

• Answer: 1s2 2s2 2p6 3s1

Na , 11 e

Na + , 10e

A Positive Ion (Cation):

• An atom that has lost one or more electrons.

• + charge

A Negative Ion (Anion)

• An atom that has gained one or more electrons.

• Negatively (-) charged.

Chlorine Atom Chlorine Ion

When Na, (Z= 11) loses its valence electron, what element does its

configuration look like ?

a. Neon

b. Potassium

c. Beryllium

d. Sodium

Check your Neighbor

Note

• Atoms tend to react in a way that would lead them to have a stable octet.

GASES NOBRES

Distribuições eletrônicas muito estáveis ( altas energias de ionização,baixas afinidades por

elétrons adicionais e deficiência geral de reatividade química).

Oito elétrons de valência.

REGRA DO OCTETO

Os átomos tendem a ganhar, perder ou compartilhar elétrons até que eles estejam circundados por oito elétrons de valência.

Octeto de elétrons: subníveis s e p completos.

Elements within the same group have the same electron-dot structure.

Some Typical Ions with Positive Charges (Cations)

Group 1 Group 2 Group 13

H+ Mg2+ Al3+

Li+ Ca2+

Na+ Sr2+

K+ Ba2+

Some Common Ions

Formation of Ions from MetalsIonic compounds result when metals react with

nonmetals

Metals lose electrons to match the number of valence

electrons of their nearest noble gas

Positive ions form when the number of electrons are

less than the number of protons

Group 1 metals ion 1+

Group 2 metals ion 2+

• Group 13 metals ion 3+

LIGAÇÃO IÔNICA

Learning Check

A. Number of valence electrons in aluminum1) 1 e- 2) 2 e- 3) 3 e-

B. Change in electrons for octet1) lose 3e- 2) gain 3 e- 3) gain 5

e-

C. Ionic charge of aluminum 1) 3- 2) 5- 3) 3+

Solution

A. Number of valence electrons in aluminum3) 3 e-

B. Change in electrons for octet1) lose 3e-

C. Ionic charge of aluminum 3) 3+

Learning Check

Give the ionic charge for each of the following:A. 12 p+ and 10 e-

1) 0 2) 2+ 3) 2-

B. 50p+ and 46 e-

1) 2+ 2) 4+ 3) 4-

C. 15 p+ and 18e-

2) 3+ 2) 3- 3) 5-

LIGAÇÃO IÔNICA

O cloreto de sódio é composto de íons

Na+ e Cl-, arranjados em uma rede tridimensional

regular.

Na + Cl Na+ + Cl-

NaCl

Metal de baixa energia de ionização.

Não-metal com alta afinidade por elétrons.

Ocorre a transferência de um elétron do átomo de Na para um átomo de Cl.

Cada íon tem um octeto de elétrons.

Reação do sódio com o cloro: exotérmica

A remoção de um elétron de Na(g) para

formar Na+(g) requer 496 kJ/mol.

Adição de um elétron a Cl(g) libera 349 kJ/mol.

496 – 349 = 147 kJ / mol ? Esse valor propõe que os átomos de sódio e cloro estão infinitamente distantes um do outro.

Atração de íons de carga oposta: estabilidade dos compostos iônicos.

Liberação de energia fazendo com que os íons formem um arranjo ou rede.

Energia de rede: a energia liberada na formação de um mol de sólido iônico a partir

de seus íons em fase gasosa

Na+(g) + Cl-(g) NaCl(s) ΔHrede = 788 kJ.mol-1

Energias de rede para alguns compostos iônicos

Os valores da tabela acima são positivos mesmo ou negativos?

Valores muito positivos: íons fortemente atraídos uns pelos outros nos sólidos.

A energia liberada pela atração entre os íons de cargas contrárias mais do que compensa a

natureza endotérmica das energias de ionização, tornando a formação de compostos

iônicos um processo exotérmico.

ÍONS DE METAIS DE TRANSIÇÃO

Metais de transição

Têm mais de três elétrons além do cerne de gás nobre.

Ag: [Kr] 4d10 5s1

Os metais Cu, Ag, Au geralmente são encontrados como íons 1+.

Os metais de transição quase sempre não formam íons com configurações de gás nobre.

Formação do íons positivos

Elétrons são perdidos do subnível com maior valor de n.

Para formar íons, os metais de transição perdem primeiro os elétrons s do nível de valência, em seguida, tantos elétrons d quantos necessários

para atingir a carga do íon.

Fe: [Ar] 3d6 4s2

Fe+2: [Ar] 3d6

CARACTERÍSTICAS DAS SUBSTÂNCIAS IÔNICAS

Substâncias quebradiças com altos pontos de fusão.

Em geral, são substâncias cristalinas, significando que os sólidos têm superfícies planas

que fazem ângulos característicos entre si.

Cristais iônicos quebram-se de maneira regular em superfícies planas.

Ionic Bonding – the Born Haber Cycle

• Insight into the stability of ionic compounds can be obtained if we imagine breaking a reaction forming a binary ionic compound (from a metal and a nonmetal) into several steps. We’ll look at this for the formation of NaCl(s). In the next slide we will identify ΔH’s for familiar processes and introduce a new ΔH – the enthalpy of crystallization (lattice energy).

Slide 38 of 61

Energy Changes in the Formation of Ionic Crystals

Copyright © 2011 Pearson Canada Inc.

General Chemistry: Chapter 12

• Born Haber Cycle

• Enthalpy diagram for the formation of an ionic crystal

Born Haber Cycle - Comments• We consider a binary ionic substance being

formed from its constituent elements in their standard states. Along the way we first form neutral gaseous atoms of each element (a metal and a nonmetal) in the gas phase. We next form a metal ion (Na+(g), Mg2+(g)……) and a non-metal ion (Cl-(g), O2-(g)…..). Finally we combine the two metal ions to form an ionic crystal.

Born Haber Cycle

• For the case of NaCl(s) formation you should be able to identify the signs of ∆H1, ∆H2, ∆H3

and ∆H5. (∆H4 is “trickier”?). You also should be able to see what physical or chemical process is occurring at each step. If ∆H5 were not a highly exothermic step would ionic compounds be as stable?

Born Haber Cycle for NaCl(s)

Step or ∆H Value

Description of Physical/Chemical Change

∆H1Enthalpy of sublimation of Na(s)

∆H2½ x (Bond energy of Cl2)

∆H31st ionization energy of Na(g)

∆H4Electron affinity of Cl(g)

∆H5Lattice energy of NaCl(s)

Class Examples

• 1. How would the Born Haber cycle for the formation of NaBr(s) differ from the Born Haber cycle already considered for NaCl(s) formation?

• 2. How would the Born Haber cycle for the formation of MgO(s) and MgCl2(s) differ from the Born Haber cycle already considered for NaCl(s) formation?