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Ligações químicas

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  1. 1. LIGAÇÕES QUÍMICAS<br />EQUIPE:<br />ANDREZA <br />WELLINGTON<br />HERALDO<br />NICHOLAS<br />ROGER<br />
  2. 2. Introdução<br />Ao longo do século XIX, enquanto se formulava a teoria atômica, <br />sucederam-se com maior ou menor grau de acerto suposições <br />sobre a natureza das forças que mantêm unidos os átomos nos<br /> compostos químicos. <br />Uma das hipóteses mais aceitas foi a de Berzelius, segundo a qual<br /> as combinações <br />químicas obedecem ao princípio da atração entre cargas elétricas <br />de sinais opostos.<br />
  3. 3. Os átomos ligam-se para adquirir maior estabilidade com o mínimo de energia.<br />
  4. 4. O gás hélio (He) <br />O gás neônio (Ne)<br />O gás argônio (Ar), <br />O gás criptônio (Kr), <br />O gás xenônio (Xe) <br />Gases Nobres (8A): são encontrados isoladamente porque são estáveis por natureza. O gás hélio (He) tem dois elétrons na camada K. O neônio (Ne), argônio (Ar),criptônio (Kr), xenônio (Xe), radônio (Rn) e Ununóctio apresentam oito elétrons na camada de valência (que é a última camada).<br />
  5. 5. Sendo que o radônio tem sido aplicado como fonte de radiação em canceroterapia, oferecendo algumas vantagens sobre o rádio. Utiliza-se também como indicador radioactivo para a detecção de fugas de gases e na medida da velocidade de escoamento de fluidos. Também é utilizado em sismógrafos e como fonte de neutrons.O átomo de rádon é altamente instável. Todos os seus isótopos têm semi-vidas extremamente curtas e emitem radiação alfa, transformando-se em polónio. O rádon é formado na desintegração do rádio e, portanto, todos os minerais que contêm rádio têm também rádon.<br />
  6. 6. Ununóctio (do latim um, um, oito) é o nome provisório do elemento químico superpesado sintético de número atômico 118 (118 prótons e 118 elétrons). Seu símbolo químico provisório e Ocupa o grupo 18 (VIIIA ou 0) da tabela periódica juntamente com os gases nobres.<br />Pela posição na tabela periódica, a previsão é que apresente propriedades químicas similares ao radônio. Por isso, também é conhecido pelo nome de eka-radônio. Provavelmente será o segundo elemento gasoso radioativo, e o primeiro gás com semicondutividade.<br />
  7. 7. As ligações químicas podem ser classificadas em 3 categorias:<br />E. Eletropositivo + E. Eletronegativo Iônica<br />E. Eletronegativo + E. Eletronegativo Covalente<br />E. Eletropositivo + E. Eletropositivo Metálica<br />
  8. 8. Ligação Iônica<br />
  9. 9. A ligação iônica ocorre entre metais e não metais e entre metais e hidrogênio. Num composto iônico, a quantidade de cargas negativas e positivas é igual.<br />Cristal de cloreto de sódio<br />A ligação entre o sódio (11Na) e o cloro (17Cl) é um exemplo característico de ligação iônica. Observe a distribuição dos elétrons em camadas para os dois elementos:<br />Na   2 - 8 - 1        Cl   2 - 8 - 7<br />
  10. 10. ±<br />±<br />±<br />±<br />±<br />±<br />±<br />±<br />±<br />±<br />±<br />±<br />±<br />±<br />±<br />±<br />±<br />±<br />±<br />±<br />±<br />±<br />±<br />±<br />±<br />±<br />±<br />±<br />±<br />±<br />±<br />±<br />±<br />±<br />±<br />±<br />elétrontotalmentetransferido<br />sódio#e=2+8+1=#p<br />+<br />+<br />+<br />+<br />+<br />+<br />+<br />+<br />+<br />+<br />+<br />+<br />+<br />+<br />+<br />+<br />+<br />+<br />+<br />+<br />+<br />+<br />+<br />+<br />+<br />+<br />+<br />+<br />+<br />+<br />+<br />+<br />+<br />+<br />+<br />+<br />–<br />–<br />–<br />–<br />–<br />–<br />–<br />–<br />–<br />–<br />–<br />–<br />–<br />–<br />–<br />–<br />–<br />–<br />–<br />–<br />–<br />–<br />–<br />–<br />–<br />–<br />–<br />–<br />–<br />–<br />–<br />–<br />–<br />–<br />–<br />–<br />–<br />–<br />–<br />–<br />–<br />–<br />–<br />–<br />–<br />–<br />–<br />–<br />–<br />–<br />–<br />–<br />–<br />–<br />–<br />–<br />–<br />–<br />cloro#e=2+8+7=#p<br />Ligação Iônica no NaCl<br />Carga positiva<br />Íon sódio <br />#e = #p -1<br />Carga negativa<br />íon cloreto #e = #p+1<br />
  11. 11. Cl-<br />Cl-<br />Cl-<br />Cl-<br />Cl-<br />Cl-<br />Cl-<br />Cl-<br />Cl-<br />Cl-<br />Cl-<br />Cl-<br />Cl-<br />Cl-<br />Cl-<br />Cl-<br />Na+<br />Na+<br />Na+<br />Na+<br />Na+<br />Na+<br />Na+<br />Na+<br />Cl-<br />Cl-<br />Cl-<br />Cl-<br />Cl-<br />Cl-<br />Cl-<br />Cl-<br />Na+<br />Na+<br />Na+<br />Na+<br />Na+<br />Na+<br />Na+<br />Na+<br />Cl-<br />Cl-<br />Cl-<br />Cl-<br />Cl-<br />Na+<br />Na+<br />Na+<br />Na+<br />Cl-<br />Na+<br />Na+<br />Na+<br />Na+<br />Cl-<br />Cl-<br />Na+<br />Na+<br />Na+<br />Na+<br />Na+<br />Na+<br />Na+<br />Na+<br />Ligação Iônica no NaCl<br />Opostos se atraem.<br />Sódios se acomodam entre cloros.<br />formam-se cristais cúbicos perfeitos.<br />
  12. 12. Para o cloro interessa adicionar um elétron à sua última camada, completando a quantidade de oito elétrons nela. Ao sódio interessa perder o elétron de sua camada M, assim a anterior passará a ser a última, já possuindo a quantidade necessária de elétrons. Na representação da ligação, utilizamos somente os elétrons da última camada de cada átomo. A seta indica quem cede e quem recebe o elétron. Cada elétron cedido deve ser simbolizado por uma seta. Esta representação é conhecida por fórmula eletrônica ou de Lewis.<br />Então: <br />METAL + NÃO-METAL ->  LIGAÇÃO IÔNICA<br />
  13. 13. Se os íons já estão formados e eletronicamente estáveis, haverá assim uma interação eletrostática, mais conhecida como ligação iônica. Esse fenômeno químico acontece obedecendo à regra: cargas com sinais opostos se atraem. Veja a equação: Ca2+ + CO32- -> CaCO3<br />Há, no entanto, uma tênue linha divisória entre a ligação covalente e a iônica. Com relação à eletronegatividade dos elementos participantes, Linus Pauling estabeleceu que se a diferença de eletronegatividade(ΔE) for superior à 1,7, a ligação é iônica. No entanto, pode-se dizer que a ligação Carbono-Bromo (ΔE < 1,65) tem caráter levemente iônico.<br />
  14. 14. É reconhecido como um dos quatro maiores cientistas da humanidade (Galileu, Newton e Einstein). <br />
  15. 15. (28 de Fevereiro de 1901, Portland, Estados Unidos da América – 19 de Agosto de 1994) Foi um químico quântico e bioquímico dos Estados Unidos da América. Também é reconhecido como cristalográfico, biólogo molecular e pesquisador médico. Pauling é amplamente reconhecido como um dos principais químicos do século XX. Foi pioneiro na aplicação da Mecânica Quântica em Química, e em 1954 foi galardoado com o Prêmio Nobel da Química pelo seu trabalho relativo à natureza das ligações químicas. <br />
  16. 16. Ligação covalente ou moleculares<br />Substâncias covalentes: formado entre não-metais<br />
  17. 17. VALÊNCIA<br />Habilidade que os elementos possuem de estabelecer ligações químicas<br />Elétrons de valência: elétrons mais externos do átomo e que participam das ligações químicas<br />
  18. 18. Ocorre, em geral , entre átomos de não metais onde a diferença de<br />eletronegatividade seja baixa.<br />A ligação covalente e decorre do<br />compartilhamento o de pares de elét rons, com spins oposto os ou Anti –paralelos, formando moléculas.<br />- se o par de elét rons é constituído por um elétron de cada<br />átomo envolvido, a ligação é dita covalente e normal ;<br />- se o par de elét rons é cedido por apenas um dos átomos<br />a ligação é dita covalente e dativa ou coordenada .<br />
  19. 19. Cl - Cl<br /><ul><li>Gerada pelo compartilhamento de elétrons de valência entre os átomos.
  20. 20. Ex: Molécula de Cl2
  21. 21. Elétrons de valência são os elétrons dos orbitais mais externos.
  22. 22. Um elétron de cada átomo é compartilhado com o outro, gerando uma camada completa para ambos. </li></li></ul><li>Ligação covalente (cont.)<br /><ul><li> A ligação covalente é direcional e forma ângulos bem definidos
  23. 23. Tem uma grande faixa de energias de ligação => pontos de fusão
  24. 24. Energias da ordem de centenas de kJ/mol
  25. 25. Ex: Carbono na estrutura do diamante  3550°C
  26. 26. Ex: Bismuto  270°C</li></li></ul><li>DIAMANTE<br />GRAFITE<br />Ligação forte <br />Ligação fraca<br />
  27. 27. Molécula deetileno<br />Mero de etileno<br />Molécula depolietileno<br />Exemplo em polímeros <br /><ul><li> Etileno e Polietileno
  28. 28. Na molécula de etileno (C2H4), os carbonos compartilham dois pares de elétrons.
  29. 29. A ligação covalente dupla pode se romper em duas simples permitindo a ligação com outros “meros” para formar uma longa molécula de polietileno.</li></li></ul><li>Ligação covalente<br />Átomo de Oxigênio<br />Átomo de Oxigênio <br />Molécula de Oxigênio (O2)<br />
  30. 30. 24<br />Ligação Covalente(cont.)<br /><ul><li>Os elétrons de valência são compartilhados
  31. 31. Forma-se com átomos de alta eletronegatividade
  32. 32. A ligação covalente é direcional e forma ângulos bem definidos (apresenta um certo grau de ligação iônica)
  33. 33. A ligação covalente é forte = 125-300 Kcal/mol
  34. 34. Esse tipo de ligação é comum em compostos orgânicos, por exemplo em materiais poliméricose diamante.</li></ul>Ex: metano (CH4)<br />
  35. 35. Ligações de hidrogênioligammoléculas de água<br /><ul><li>Moléculas de água têmleveseparação de cargas
  36. 36. Elétrons preferem O em relaçãoao H
  37. 37. Ligações de Hidrogênioformam-se entre O de umamolécula de água e o H de outra</li></ul>+<br />–<br />O<br />H<br />+<br />H<br />–<br />O<br />H<br />Ligações de <br />Hidrogênio<br />+<br />+<br />H<br />+<br />
  38. 38. Devidoàsligações de hidrogênio, a água apresenta:<br /><ul><li>Tensão Superficial: concentração de </li></ul> ligações de hidrogênio <br /> na interface ar-água<br /><ul><li>Coesão: moleculas de água se associam entre si</li></li></ul><li>Devidoàsligações de hidrogênio, a água apresenta:<br /><ul><li>Ação de Capilaridade: movimento da água através de tubos porcoesão e adesão
  39. 39. Adesão: moléculas de água se associam com outrasmoléculasousuperfícies</li></li></ul><li>Devidoàsligações de hidrogênio, a água apresenta:<br /><ul><li>Molhabilidade: movimento da água dentro</li></ul> de madeiraougelatina por ação de capilaridade<br />
  40. 40. Devidoàsligações de hidrogênio, a água resiste a mudanças de temperatura<br />Água apresenta altos <br />valores de<br />Calorespecífico: calor<br />necessário para mudar<br />a temperatura<br />Calor de Vaporização: calornecessário para converter líquido em gas<br />
  41. 41. Devido às ligações de hidrogênio, a densidade diminui sob congelamento<br />Gelo flutua !<br />
  42. 42. Água comosolvente<br />Substâncias que se dissolvem em água = hidrofílicas<br />Polares<br />Iônicas<br />Substâncias que são insolúveis em água = hidrofóbicas<br />Não-polares <br />
  43. 43. NaCl dissolve em Água<br />Ligações Iônicas de NaCl têm cargas +/-<br />Água tem cargas +/- parciais<br />O tende a juntar-se ao Na+<br />H tende a juntar-se ao Cl-<br />
  44. 44. –<br />+<br />Dissociação<br />+<br />Íon hidrogênio<br />Água<br />íon hidroxido<br />Umas poucas moléculas de água naturalmente se dissociam em íons<br /><ul><li>Íon hidróxido é negativo e básico
  45. 45. íon hidrogênio é positivo e ácido</li></li></ul><li>A escala de pH<br />Suco de <br />Lima<br />Água <br />do mar<br />Limpa<br />Forno<br />Alvejante<br />Suco de<br />Limão<br />Urina<br />Cerveja<br />Soda <br />Barrilha<br />Ácidez do<br />Estômago<br />Sangue<br />Amônia<br />Café<br />Água<br />0<br />1<br />2<br />3<br />4<br />5<br />6<br />7<br />8<br />9<br />10<br />11<br />12<br />13<br />14<br />NeutropH+ = pOH–<br />Ácidez Crescente pH+ > pOH–<br />Basicidade CrescentepH+ < pOH–<br />100<br />10-1<br />10-2<br />10-3<br />10-4<br />10-5<br />10-6<br />10-7<br />10-8<br />10-9<br />10-10<br />10-11<br />10-12<br />10-13<br />10-14<br />10-14<br />10-13<br />10-12<br />10-11<br />10-10<br />10-9<br />10-8<br />10-7<br />10-6<br />10-5<br />10-4<br />10-3<br />10-2<br />10-1<br />100<br />
  46. 46. Podemos concluir que:<br />Ametal + Ametal -> Ligação Covalente -> Substância molecular -> Sólido ou Líquido ou Gás<br />Analogamente, podemos dizer que, para atingir o octeto, os ametais do grupo 6A(16) devem compartilhar dois pares de elétrons; os do grupo 5A(15), três pares; e os do 4A(14), quatro pares.<br />
  47. 47. Ligação Metálica<br /> É a formação de nossos metais<br />
  48. 48. Ligação metálica é a ligação entre metais e metais. Formam as chamadas ligas metálicas que são cada vez mais importantes para o nosso dia-a-dia.No estado sólido, os metais se agrupam de forma geometricamente ordenados formando as células, ou grades ou retículo cristalino.Uma amostra de metal é constituída por um grande número de células unitárias formadas por cátions desse metal.<br />Na ligação entre átomos de um elemento metálico ocorre liberação parcial dos elétrons mais externos, com a conseqüente formação de cátions, que formam as células unitárias. Esses cátions têm suas cargas estabilizadas pelos elétrons que foram liberados e que ficam envolvendo a estrutura como uma nuvem eletrônica. São dotados de um  certo movimento e, por isso, chamados de elétrons livres. <br />Essa movimentação dos elétrons livres explica por que os metais são bons condutores elétricos e térmicos.<br />A consideração de que a corrente elétrica é um fluxo de elétrons levou à criação da Teoria da Nuvem Eletrônicaou Teoria do “Mar” de elétrons.Pode-se dizer que o metal seria um aglomerado de átomos neutros e cátions, mergulhados numa nuvem ou “mar” de elétrons livres. Esta nuvem de elétrons funcionaria como a ligação metálica, que mantém os átomos unidos.<br /> <br />
  49. 49. Nuvem eletrônica<br />
  50. 50. Pompeu<br />39<br /><ul><li>Nos metais, existe uma grande quantidade de elétrons quase livres, os elétrons de condução, que não estão presos a nenhum átomo em particular.
  51. 51. Forma-se com átomos de baixa eletronegatividade (apresentam no máximo 3 elétrons de valência)
  52. 52. Então, os elétrons de valência são divididos com todos os átomos (não estão ligados a nenhum átomo em particular) e assim eles estão livres para conduzir
  53. 53. A ligação metálica não é direcional porque os elétrons livres protegem o átomo carregado positivamente das forças repulsivas eletrostáticas
  54. 54. A ligação metálica é geralmente forte (um pouco menos que a iônica e covalente)= 20-200 Kcal/mol
  55. 55. Ex: Hg e W
  56. 56. Estes elétrons são compartilhados pelos átomos, formando uma nuvem eletrônica, responsável pela alta condutividade elétrica e térmica destes materiais. </li></ul>Elétrons de valência<br />Átomo+elétrons das camadas mais internas<br />
  57. 57. São estas ligações e suas estruturas que os metais apresentam uma série de propriedades bem características, como por exemplo, o brilho metálico, a condutividade elétrica, o alto ponto de fusão e ebulição, a maleabilidade, a ductilidade, a alta densidade e a resistência á tração. As ligas metálicas são a união de dois ou mais metais. Às vezes com não-metais e metais. As ligas têm mais aplicação do que os metais puros.Algumas ligas:- bronze (cobre + estanho) – usado em estátuas, sinos<br />
  58. 58. - aço comum (ferro + 0,1 a 0,8% de carbono) – com maior resistência à tração, é usado em construção, pontes, fogões, geladeiras.<br />
  59. 59. - aço inoxidável (ferro + 0,1 de carbono + 18% de cromo + 8% de níquel) – não enferruja (diferente do ferro e do aço comum), é usado em vagões de metrô, fogões, pias e talheres.<br />
  60. 60. - latão (cobre + zinco) – usado em armas e torneiras.<br />
  61. 61. - ouro / em jóias (75% de ouro ou prata + 25% de cobre) – usado para fabricação de jóias. Utiliza-se 25% de cobre para o ouro 18K. E o ouro 24K é considerado ouro puro.<br />As substâncias metálicas são representadas graficamente pelo símbolo do elemento:Exemplo: Fe, Cu, Na, Ag, Au, Ca, Hg, Mg, Cs, Li.<br />

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