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Disciplina: Química
Profª: Alda Ernestina
17/06/2015
1
Pré-Vestibular Samora Machel
Universidade Federal do Rio de Janeiro
Ligações Químicas
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
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
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-
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
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
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
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)
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
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
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
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
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
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
Vamos praticar?
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
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
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
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
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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
Exemplos de compostos com ligação dativa
C O
Ligação dativa
O S O
Ligação dativa
HNO3
Ligação dativa
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
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-
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
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
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
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Aula sobre ligações químicas

  • 1. Disciplina: Química Profª: Alda Ernestina 17/06/2015 1 Pré-Vestibular Samora Machel Universidade Federal do Rio de Janeiro Ligações Químicas
  • 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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
  • 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. 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. 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. 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. 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. Exemplos de compostos com ligação dativa C O Ligação dativa O S O Ligação dativa HNO3 Ligação dativa
  • 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. 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. 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. 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. 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