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Ciencia dos Materiais- ligacoes quimicas

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Por quê estudar?
O tipo de ligação interatômica geralmente explica a
propriedade do material.
Exemplo: o carbono pode existir na forma de grafite que é mole,
escuro e “gorduroso” e na forma de diamante que é extremamente
duro e brilhante. Essa diferença nas propriedades é directamente
atribuída ao tipo de ligação química que é encontrada no grafite e
não no diamante.

Por quê estudar?
O tipo de ligação interatômica geralmente explica a
propriedade do material.
Exemplo: o carbono pode existir na forma de grafite que é mole,
escuro e “gorduroso” e na forma de diamante que é extremamente
duro e brilhante. Essa diferença nas propriedades é directamente
atribuída ao tipo de ligação química que é encontrada no grafite e
não no diamante.

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Ciencia dos Materiais- ligacoes quimicas

  1. 1. ASSUNTO 2. Ligação química nos sólidos
  2. 2. LIGAÇÕES QUÍMICAS EM MATERIAIS SÓLIDOS (Breve Revisão) Por quê estudar? O tipo de ligação interatômica geralmente explica a propriedade do material. Exemplo: o carbono pode existir na forma de grafite que é mole, escuro e “gorduroso” e na forma de diamante que é extremamente duro e brilhante. Essa diferença nas propriedades é directamente atribuída ao tipo de ligação química que é encontrada no grafite e não no diamante.
  3. 3. Os átomos de carbono na grafita também são unidos fortemente através de ligações covalentes, mas só dentro de um plano, diferentemente da rede 3D das ligações do diamante. Estes planos de átomos de carbono simplesmente empilham-se uns sobre os outros, sendo as forças de união entre os planos, muito fracas. Os planos de átomos de carbono podem então deslizar facilmente uns sobre os outros, e por isto a grafita é importante lubrificante! GRAFITADIAMANTE Ligação fraca Ligação forte
  4. 4. LIGAÇÕES QUÍMICAS EM MATERIAIS SÓLIDOS  Os elementos ligam-se para formar os sólidos para atingir uma configuração mais estável: oito elétrons na camada mais externa.  A ligação química é formada pela interação dos eléctrons de valência através de um dos seguintes mecanismos: - Ganho de eléctrons - Perda de eléctrons - Compartilhamento de eléctrons
  5. 5. TIPOS DE LIGAÇÕES  Metálica  Covalente  Iônica  Van der Waals A eletronegatividade dos átomos é o que determina o tipo de ligação
  6. 6. TIPOS DE LIGAÇÕES  Metálica  Covalente  Iônica  Van der Waals  Forma-se com átomos de baixa eletronegatividade (apresentam no máximo 3 elétrons de valência)  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  A ligação metálica não é direcional porque os elétrons livres protegem o átomo carregado positivamente das forças repulsivas eletrostáticas  A ligação metálica é geralmente forte (um pouco menos que a iônica e covalente)= 20-200 Kcal/mol  Ex: Hg e W Elétrons de valência Átomo+elétrons das camadas mais internas
  7. 7. TIPOS DE LIGAÇÕES  Covalente  Metálica  Iônica  Van der Waals  Os elétrons de valência são compartilhados  Forma-se com átomos de alta eletronegatividade  A ligação covalente é direcional e forma ângulos bem definidos (apresenta um certo grau de ligação iônica)  A ligação covalente é forte = 125-300 Kcal/mol  Esse tipo de ligação é comum em compostos orgânicos, por exemplo em materiais poliméricos e diamante.Ex: metano (CH4)
  8. 8. TIPOS DE LIGAÇÕES  Iônica  Metálica  Covalente  Van der Waals  Os elétrons de valência são transferidos entre átomos produzindo íons  Forma-se com átomos de diferentes eletronegatividades (um alta e outro baixa)  A ligação iônica não é direcional, a atração é mútua  A ligação é forte= 150-300 Kcal/mol (por isso o PF dos materiais com esse tipo de ligação é geralmente alto)  A ligação predominante nos materiais cerâmicos é iônica
  9. 9. CONSIDERAÇÕES SOBRE LIGAÇÃO IÔNICA E COVALENTE  Muito poucos compostos exibem ligação iônica e covalente puras  A maioria das ligações iônicas tem um certo grau de ligação covalente e vice –versa transferem e compartilham elétrons  O grau do tipo de ligação depende da eletronegadividade dos átomos constituintes.  Quanto maior a diferença nas eletronegatividades mais iônica é a ligação  Quanto menor a diferença nas eletronegatividades mais covalente é a ligação
  10. 10. TIPOS DE LIGAÇÕES  Van der Waals  Metálica  Covalente  Iônica  São ligações secundárias ou físicas  A polarização (formação de dipólos) devido a estrutura da ligação produz forças atrativas e repulsivas entre átomos e moléculas  A ligação de van der Waals não é direcional  A ligação é fraca< 10 Kcal/mol  Exemplo desse tipo de ligação acontece entre átomos de H e em estrut. moleculares e moléc. polares A ligação é gerada por pequenas assimetria na distribuição de cargas
  11. 11. LIGAÇÃO DE VAN DER WAALS EXEMPLO: MOLÉCULA DE ÁGUA  A molécula de água apresenta polarização de carga (formação de dipólos): positiva proxima aos átomos de H e negativa onde os elétrons de valência do oxigênio estão localizados  Isto produz forças de van der Waals entre as moléculas, fazendo com que as mesmas tendam a alinhar-se os pólos negativos com positivos. Como o angulo de ligação 109,5o, as moléculas formam uma estrutura quase hexagonal (veja figura)  O gelo tem estrutura hexagonal devido a este tipo de ligação. Ë menos denso por isso flutua sobre a água. á g u a H H o

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