Principais Tipos de Ligações Químicas

Ligação iônica

Ligação covalente

Ligação metálica

Iônicas Covalentes Metálicas

Ligações químicas

A maioria dos compostos

situa-se dentro do triângulo

Representações de Lewis

Numa ligação química só intervêm os elétrons de valência,

ou seja, os elétrons da camada mais externa do átomo. Para

os representar utilizamos as representações de Lewis ou notação

de Lewis.

Consistem no símbolo do elemento (que representa o núcleo

mais as camadas internas, ou cerne do átomo) e um ponto (dot)

por cada elétron de valência.

Exemplos:

metais alcalinos: Li ; Na oxigênio: O

carbono: C halogêneos: F

Formação do LiF

1ª E. I. do Li: + 513 kJ/mol

1ª A. E. do F: - 328 kJ/mol

O resultado líquido é positivo (processo

não espontâneo)

O LiF não se formaria!!

Ligações Iônicas

Estruturas de Lewis de compostos iônicos

Mostram apenas a relação estequiométrica entre os íons constituintes do

composto iônico.

Ligações Iônicas

Interações eletrostáticas

DEFINIÇÕES

Retículo Cristalino: conjunto de íons

positivos e negativos, extremamente

organizado, que apresenta um arranjo

definido ao redor de cada íon, bem

como uma distância constante que

separa quaisquer íons vizinhos.

Cela Unitária: conjunto mínimo de íons quedeve corresponder à menor subdivisãopossível do cristal, que ainda mantém ascaracterísticas tais como número devizinhos e distância entre os mesmos.

DEFINIÇÕES

De modo geral, quanto maiores forem as cargas dos íons maiores serão

suas energias reticulares e suas estabilidades.

Exemplos de células unitárias

Equação de Born-Landé:

U = ANZ+Z-e2 (1 - 1)

r n

onde:

A é a constante de Madelung ( somatório de todas as interações geométricas presentes no retículo),

N é o número de Avogadro de pares de íons por mol de retículo cristalino,

Z+ é a carga do íon positivo,

Z- é a carga do íon negativo,

e é a carga do elétron,

r é a soma dos raios de cada um dos íons envolvidos no retículo

n é uma variável conhecida como expoente de Born (representa a resistência que os íons oferecem quando são forçados a se aproximar mais intimamente uns dos outros e, desta forma, devem ser obtidos a partir de dados de compressibilidade)

Ciclo de Born-Haber

Os ciclos de Born-Haber são usados para determinarvalores das energias associadas às formações doscompostos iônicos.

Ciclos de Born-Haber e aplicação da Lei de Hess

HatmNa + HatmCl + H1a IE + H1a EA + Hrede = Hformação

Rearranjando-se para encontrarmos a energia de rede:

Hrede = Hformação - ( HatmNa + HatmCl + H1a IE + H1a EA)

enthalpy H

NaCl (s)

Na+ (g) + Cl- (g)

H lattice

associationNa (s) + ½ Cl2 (g)

H formation

H atomisation

Na (g) + ½ Cl2 (g)

H atomisation

Na (g) + Cl (g)

Na+ (g) + e- + Cl (g)

H first ionisation energy H first electron affinity

HatmNa + HatmCl + H1st IE + H1st EA + Hlattice = Hformation

Apply Hess’s Law:

Ciclos de Born-Haber e aplicação da Lei de Hess

Born-Haber Cycles

There are two routes from

enthalpy H

NaCl (s)

Na+ (g) + Cl- (g)

H lattice

associationNa (s) + ½ Cl2 (g)

H formation

H atomisation

Na (g) + ½ Cl2 (g)

H atomisation

Na (g) + Cl (g)

Na+ (g) + e- + Cl (g)

H first ionisation energy H first electron affinity

elements to ionic compound

HatmNa + HatmCl + H1st IE + H1st EA + Hlattice = Hformation

Apply Hess’s Law:

: applying Hess’s Law

Urede/kJ.mol-1 Tfusão/°C

__________________________

LiCl 853 801

LiF 1036 845

MgO 3791 2800

___________________________

Previsão de formação de compostos iônicos pelo ciclo de Born-Haber

Previsão de formação de compostos iônicos pelo ciclo de Born-Haber

Previsão de formação de compostos iônicos pelo ciclo de Born-Haber

Urede/kJ.mol-1 Tfusão/°C

__________________________

LiCl 853 801

LiF 1036 845

MgO 3791 2800

___________________________

Propriedades dos Compostos tipicamente Iônicos

1) Os compostos iônicos são muito duros devido à resistência que os

íons oferecem ao se tentar movê-los de sua posição de equilíbrio.

Porém, eles são quebradiços, pois quando se desloca uma camada

em relação à adjacente, os íons de mesma carga repelem-se

fortemente, rompendo o cristal.

Propriedades dos Compostos tipicamente Iônicos

1) Os compostos iônicos são muito duros devido à resistência que os

íons oferecem ao se tentar movê-los de sua posição de equilíbrio.

Porém, eles são quebradiços, pois quando se desloca uma camada

em relação à adjacente, os íons de mesma carga repelem-se

fortemente, rompendo o cristal.

2) Os compostos iônicos são, em geral, mauscondutores de eletricidade no estado sólido, poisos íons estão restritos às suas posições deequilíbrio na rede cristalina e não podem deslocar-se. Por outro lado, os compostos iônicos fundidosou em solução podem conduzir eletricidade.

3) As fortes interações multidirecionais, aliadas àestrutura rígida do retículo cristalino, fazem comque os compostos iônicos necessitem de umagrande quantidade de calor para desorganizartodo este arranjo. Assim sendo, os pontos defusão e ebulição dos compostos iônicos sãoelevados.

Propriedades dos Compostos tipicamente Iônicos

4) Os compostos iônicos são solúveis em solventespolares que apresentam alta permissividade ouconstante dielétrica.

No processo de dissolução de uma espécieem determinado solvente, estamos separando osíons uns dos outros e assim temos queinterpretar este fenômeno a partir da energia deatração entre estas espécies:

εo é a resistência que o meio oferece à união dos dois íons.Assim, quanto maior for a constante dielétrica do meiomais dificilmente os íons tenderão a ficar unidos, menorserá a atração entre os mesmos e maior será a interaçãocom o solvente.

r

eZZE

o4

2

Propriedades dos Compostos tipicamente Iônicos

DEFEITOS EM SÓLIDOS IÔNICOS

•Ao estudar os materiais cristalinos, tem-se admitido que existe uma

perfeita ordem em escala atômica

•Contudo esse tipo de sólido idealizado não existe, todos os materiais

contém grandes números de uma variedade de defeitos e imperfeições

•As propriedades de alguns materiais são profundamente influenciadas

pela presença de imperfeição no sólido cristalino

•Por “defeito cristalino” é designada uma irregularidade na rede

cristalina

•O tipo e o número de defeitos dependem do material, do meio

ambiente, e das circunstâncias sob as quais o cristal é processado

•Mesmo sendo poucos eles influenciam muito nas propriedades dos

materiais e nem sempre de forma negativa

Classificação dos defeitos

DEFEITOS PONTUAIS

• Lacunas ou vacâncias ou vazios

• Átomos Intersticiais

• Schottky

• Frenkel

• Impurezas

Ocorrem em sólidos iônicos,

ou seja materiais cerâmicos

FRENKEL

• Envolve um par composto por uma

lacuna de cátion e um cátion

intersticial

• Pode ser considerado como sendo

formado por um cátion que deixa sua

posição normal e se move para o

interior de um sítio intersticial

• Não existe alteração da carga, pois o

cátion mantem a mesma carga

positiva como um átomo intersticial

(Defeito estequiométrico).

DEFEITOS PONTUAIS

SCHOTTKY

• Consiste em um par que é composto por

uma lacuna de cátion e uma lacuna de

ânion

• Pode ser considerado como sendo

formado pela remoção de um cátion e

um ânion do interior do cristal, seguido

pela colocação de ambos os íons em

uma superfície externa

• Uma vez que tanto os cátions como os

ânions possuem a mesma carga, e que

para cada lacuna de ânion existe uma

lacuna de cátion, a neutralidade do

cristal é mantida (Defeito estequiométrico).

DEFEITOS PONTUAIS

VACÂNCIAS OU VAZIOS

• Envolve a falta de um

átomo

• São formados durante a

solidificação do cristal

ou como resultado das

vibrações atômicas (os

átomos deslocam-se de

suas posições normais).

• O número de vacâncias

aumenta com o aumento

da temperatura.

INTERSTICIAIS

Átomo intersticial pequenoÁtomo intersticial grande

Gera maior distorção na rede

Defeitos não-estequiométricos