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Aula sobre ligações químicas

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  1. 1. Disciplina: Química Profª: Alda Ernestina 17/06/2015 1 Pré-Vestibular Samora Machel Universidade Federal do Rio de Janeiro Ligações Químicas
  2. 2. Por que os átomos se ligam? Os átomos se estabilizam quando atingem a configuração eletrônica de um gás nobre (8 elétrons na última camada) Os gases nobres já são estáveis quando sozinhos e por esse motivo não precisam se ligar a outros átomos Mas e os átomos dos demais elementos, como fazem para adquirir maior estabilidade? 2 10 18 36 54 86
  3. 3. Regra do octeto Um átomo adquire estabilidade quando possui 8 elétrons na camada de valência, ou seja, atinge a configuração eletrônica de um gás nobre 11Na = 1s2 2s2 2p6 3s1 Instável 10Ne = 1s2 2s2 2p6 Perde 1e- Estável O átomo de Na atinge o octeto após perder 1e- e iguala a configuração do neônio 17Cl = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5 Instável 18Ar = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 Ganha 1e- Estável Já o átomo de Cl, que tem 7e- de valência atinge o octeto após ganhar 1e-, atingindo a configuração eletrônica do gás nobre argônio H e He são exceções à regra do octeto pois se estabilizam com apenas 2e- de valência
  4. 4. Para atingir o octeto os átomos devem perder, ganhar ou compartilhar elétrons combinando-se com outros átomos O hidrogênio apesar de estar na família 1A COMPARTILHA seu elétron Compartilha Perde 1e- 2e- 3e- 4e- Ganha 3e- 2e- 1e-
  5. 5. Ligações Químicas Interatômicas (intramolecular) Iônica Covalente Metálica Ligações Intermoleculares Dipolo-dipolo Ponte de hidrogênio Dipolo induzido Compostos iônicos Compostos moleculares Ligas metálicas Toda vez que dois ou mais átomos se combinam, estabelece-se entre eles uma ligação química, ou seja, uma força responsável por mantê-los unidos
  6. 6. Ligações Químicas Para atingir o octeto os átomos se combinam através das chamadas ligações químicas Tais ligações podem ser: • Interatômicas – ocorre entre os átomos, mantendo-os unidos • Intermoleculares – ocorre entre as moléculas, mantendo-as unidas H H O Ligação química entre os átomos formando a molécula de água Ligação química entre as moléculas de água H O H O O H H HH
  7. 7. Ligações Interatômicas São estabelecidas quando dois ou mais átomos combinam-se para formar uma substância Podem ser de três tipos diferentes: • Iônica – envolve a transferência de elétrons entre os átomos, formando os compostos iônicos • Covalente – envolve o compartilhamento de elétrons entre os átomos, formando as moléculas • Metálica – envolve a dispersão de elétrons dos átomos de metais, formando as ligas metálicas Vale lembrar que independente do tipo da ligação, são somente os elétrons de valência do átomo que participam da ligação
  8. 8. Ligação Iônica Ocorre entre átomos de METAIS e AMETAIS ou METAIS e HIDROGÊNIO Envolve a transferência de elétrons e formação de íons Ligações com forte atração eletrostática (atração entre os íons) Produz íons Originam os compostos iônicos Na+ Cl- O átomo de Na doa 1e- para o átomo de Cl e ambos atingem a estabilidade Composto iônico A ligação iônica ocorre toda vez que um átomo com tendência a doar elétrons (metal) combina-se com um átomo com tendência a ganhar elétrons (ametal)
  9. 9. Formação dos compostos iônicos METAL + AMETAL O átomo de K doa 1e- para o átomo de Br K+ Br - Cátion Ânion Composto iônico K ao perder 1e- origina o cátion K+ Br ao receber 1e- origina o ânion Br- Os íons se unem e formam o composto iônico Em uma ligação iônica temos: Metal doando elétrons, originando um cátion Ametal ganhando elétrons, originando um ânion KBr O número de elétrons doados deve ser igual a quantidade de elétrons recebidos
  10. 10. Formação dos compostos iônicos 2K+ O-2 Cátion Ânion K2O Um átomo de Al doa seus 3e- para três átomos de Cl K ao perder 1e- origina o cátion K+ São necessários 2 átomos de K para estabilizar o átomo de O Al+3 3Cl - AlCl3 Al ao perder 3e- origina o cátion Al+3 São necessários 3 átomos de Cl para receber os elétrons doados pelo Al METAL + AMETAL O átomo de oxigênio se estabiliza quando ganha 2e- São necessários então dois átomos de K
  11. 11. Formação dos compostos iônicos METAL + HIDROGÊNIO A combinação entre o hidrogênio e um metal menos eletronegativo que ele, se dá por ligação iônica também e forma compostos iônicos chamados hidretos Na+ H- Cátion Ânion NaH Ao doar seu elétron o Na origina o cátion Na+ O átomo de H ao receber o elétron origina o ânion H- Fórmula dos compostos iônicos M+X A-Y MYAX Exemplos Ba+2 Cl-1 BaCl2 Al+3 O-2 Al2O3
  12. 12. Vamos praticar? Indique os compostos iônicos formados a partir da ligação entre os seguintes átomos: Mg e Cl Mg+2 2Cl - MgCl2 Al e O 2Al+3 3O -2 Al2O3
  13. 13. Propriedades dos compostos iônicos Á temperatura ambiente são sólidos cristalinos Em um composto iônico, os íons se organizam em uma estrutura cristalina rígida mas quebradiça Apresentam altos pontos de fusão e ebulição Nos compostos iônicos os íons estão unidos por uma força eletrostática muito forte que provém da atração entre os cátions e ânions e para separar essas cargas são Exigidas altíssimas temperaturas NaCl Ponto de fusão = 801 °C Ponto de ebulição = 1413 °C
  14. 14. Propriedades dos compostos iônicos São bons condutores de eletricidade quando líquidos (fundidos) ou em solução aquosa (dissolvidos em água) NaCl(s) São muito solúveis em água Não conduz eletricidade Na+ Cl- Ótimo condutor de eletricidade 801°C Íons livres Fusão CaCl2 (s) Não conduz eletricidade Ca+2 (aq) 2Cl- (aq) Ótimo condutor de eletricidade H2O Dissolução Os compostos iônicos apresentam alta solubilidade em água, ou seja, dissolvem-se facilmente quando misturados com a água, formando as soluções iônicas O soro fisiológico é uma solução iônica preparada dissolvendo-se 9g de NaCl em 1 litro de água
  15. 15. Vamos praticar?
  16. 16. Ligação Covalente Ocorre entre átomos de AMETAIS e AMETAIS ou AMETAIS e HIDROGÊNIO Envolve o compartilhamento de elétrons Ligação fraca devido à repulsão dos elétrons Produz moléculas Originam os compostos moleculares
  17. 17. Formação dos compostos covalentes AMETAL + AMETAL O átomo de Cl tem 7e- de valência e precisa de mais 1e- para atingir o octeto O átomo de N tem 5e- de valência e precisa de mais 3e- para atingir o octeto Para atingir o octeto N e Cl então compartilham 3 pares de elétrons NCl3 Forma-se a molécula de NCl3 Ambos são ametais portanto nenhum tem tendência em doar elétrons A molécula de CO2 é formada quando os átomos de C e O compartilham 4 pares de elétrons molécula de CO2
  18. 18. Formação dos compostos covalentes HIDROGÊNIO + AMETAL O Hidrogênio estabiliza-se com 2e- na camada de valência, desta forma cada H consegue compartilhar apenas um par de elétrons O átomo de H pode compartilhar seu elétrons com um ametal ou com ele mesmo H2O molécula de água Quando os átomos de H e O compartilham 2 pares de elétrons, produzem a molécula de água Uma molécula de amônia (NH3) forma-se quando os átomos de N e H compartilham 3 pares de elétrons NH3 O hidrogênio pode combinar com ele mesmo, formando a molécula de H2
  19. 19. Tipos de ligações covalentes Em relação à quantidade de pares eletrônicos compartilhados entre os mesmos átomos, as ligações covalentes são classificadas em: Simples – quando apenas 1 par de elétrons é compartilhado Dupla – quando 2 pares de elétrons são compartilhados HCl H2O CO2 Tripla – quando 3 pares de elétrons são compartilhados N2 O2
  20. 20. Um caso especial de ligação covalente Todos os exemplos de compostos covalentes que vimos até o momento apresentam ligações covalente normal, em que o elétrons do par de elétrons compartilhados provêm de cada um dos átomos ligantes Ligação covalente normal Mas há também um outro caso especial de ligação covalente, a ligação covalente dativa (ou coordenada), em que o par de elétrons compartilhados provêm de apenas um dos átomos que já está estável O = S O SO2 Ligação covalente dativa Na fórmula estrutural a ligação covalente dativa é representada por uma seta O3 O = O O Ligação covalente dativa
  21. 21. Exemplos de compostos com ligação dativa C O Ligação dativa O S O Ligação dativa HNO3 Ligação dativa
  22. 22. Representação dos compostos moleculares Fórmula eletrônica (estrutura de Lewis) Fórmula estrutural plana H Cl Apresenta os elétrons de valência de cada átomo da molécula Cada par de elétrons compartilhado é representado por um traço C H HH H O S O HCl CH4 SO2
  23. 23. Algumas exceções à regra do octeto Há compostos em que um dos átomos não obedece á regra do octeto e atingem a estabilidade como menos ou mais de 8e- na camada de valência BeH2 No BeH2 o átomo de Be estabiliza com 4e- BF3 No BF3 o átomo de B estabiliza com 6e- Casos de estabilidade com menos de 8e- na camada de valência Casos de estabilidade com mais de 8e- na camada de valência PCl5 No PCl5 o átomo de P estabiliza com 10e- SF6 No SF6 o átomo de S estabiliza com 12e-
  24. 24. Propriedades dos compostos covalentes Á temperatura ambiente ocorrem como sólidos, líquidos ou gases O estado físico dos compostos moleculares depende das forças com que as moléculas estão ligadas Apresentam baixos pontos de fusão e ebulição As forças intermoleculares que atuam sobre os compostos covalentes são muito mais fracas que a atração eletrostática que ocorre nos compostos iônicos, por esse motivo os compostos covalente apresentam pontos de fusão e ebulição mais baixos Sacarose C12H22O11 Ponto de fusão = 160 °C Sólido Líquido Gasoso Ponto de ebulição = 56 °C Propanona C3H8O
  25. 25. Propriedades dos compostos covalentes São maus condutores de eletricidade Geralmente são insolúveis em água, mas solúveis em solventes orgânicos C12H22O11 (s) Não conduz eletricidade Não conduz eletricidade H2O Dissolução A maioria dos compostos covalentes apresentam baixa solubilidade em água, mas são muito solúveis em solventes orgânicos Os compostos covalentes são maus condutores de eletricidade, pois são formados por moléculas e não por íons, desta forma não há corrente elétrica C12H22O11 (aq) Gasolina C8H18 Naftaleno C10H8
  26. 26. Ligação Metálica Ocorre quando átomos de METAIS se combinam Conhecida por “mar de elétrons” Origina as ligas metálicas Os metais são: bons condutores térmicos e de eletricidade e apresentam altos pontos de fusão e ebulição Os átomos dos metais a todo instante perdem seus elétrons e viram cátions,em seguida capturam de volta o elétron e ficam neutro e assim sucessivamente. Os elétrons perdidos deslocam-se livremente pela estrutura, por isso os metais são excelentes condutores elétricos
  27. 27. Vamos praticar?

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