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Química Geral
 Aplicada a
 Engenheira

1º. Sem./2011
 Engenharias
Nesta Aula Veremos ...

        Química Geral e Exp

Aula 05 - Ligações Químicas

– Ligações Iônicas;
– Ligações Covalentes;
– Ligações Metálicas.
Introdução

• Na natureza a maioria dos átomos são
  encontrados combinados formando milhões
  de substâncias.
• Por que os átomos se ligam ?




        Se ligue meu rapaz ...
                                            3
Ligações Químicas

                Como ocorre ?
                       Uma ligação química é estabelecida entre
                       as espécies apenas se o arranjo final de
 Mas afinal, por que   seus núcleos e de seus elétrons conferir ao
 os átomos se ligam    par uma energia potencial menor que a
(espontaneamente)?     soma das energias dos átomos ou íons
                       isolados. Em outras palavras: podemos
                       dizer que um composto químico é formado
                       apenas se proporcionar uma situação de
                       estabilidade termodinâmica maior que
                       aquela envolvendo seus constituintes
                       isoladamente. Assim, podemos dizer que
                       quando uma ligação química é formada,
                       energia é liberada!




                                                                     4
Ligações Químicas

        Gases Nobres

Todos querem ser iguais a eles!




                                  5
Ligações Químicas

                      Regra do Octeto

Gás nobre        K     L   M    N    O    P
Hélio – 2        2

Neônio – 10      2     8

Argônio – 18     2     8   8

Criptônio – 36   2     8   18   8

Xenônio – 54     2     8   18   18   8

Radônio – 86     2     8   18   32   18   8




                                              6
Ligações Químicas


Será que as ligações
 químicas entre os
átomos interfere nas
 propriedades dos
     materiais?
Engenharia Materiais

              Introdução

• Ciência dos materiais faz
  parte do conhecimento básico
  para todas as engenharias
As propriedades dos materiais
  definem:
• o desempenho de um
  determinado componente e o
  processo de fabricação do mesmo

                                    8
Engenharia Materiais

                    Introdução

Propriedades dos
Materiais                          Engenharia



      Microestrutura


                                    Engenharia
     Composição e
     Processo de
     Fabricação
Efeito da microestrutura nas
  propriedades da alumina
Quantos materiais existem ?



  Como
escolher ?


                 Entre 40.000 e 80.000
                  diferentes, contando
                       as variantes
                 de tratamento térmico
                      e composição
                     de cada material
Engenharia Materiais

                     Classificação


 A classificação tradicional dos materiais é geralmente
    baseada na estrutura atômica e química destes.

                                                 Semi
Metais   Cerâmicas   Polímeros   Compósitos
                                              condutores
                                                           Biomateriais




Classificação tradicional
Engenharia Materiais

                       Classificação
         Materiais metálicos são
Metais


         geralmente uma combinação de
         elementos metálicos.
         Os elétrons não estão ligados a
         nenhum átomo em particular e por
         isso são bons condutores de calor
         e eletricidade
         Não são transparentes à luz visível
         Têm aparência lustrosa quando
         polidos
         Geralmente são resistentes e
         deformáveis
         São muito utilizados para
         aplicações estruturais
Os Metais na Tabela Periódica

    1                                                             H    ← Gasoso                                              18
    1                                                                                                                         2
                                                                  C    ← Sólido
1                                                                                                                            He
    H    2                                                                                     13    14    15    16    17
                                                                  Hg   ← Líquido
    3    4                                                                                      5     6     7     8     9    10
2                                                                 Rf   ← Desconhecido
    Li   Be                                                                                    B     C     N     O      F    Ne

    11   12               ┌───────────── Elementos de transição ─────────────┐                 13    14    15    16    17    18
3                                                                                                                            Ar
    Na   Mg       3         4      5     6      7            9                     11    12    Al    Si    P     S     Cℓ
    19   20       21       22     23     24    25     26    27           28        29    30    31    32    33    34    35    36
4                                                                                                                            Kr
    K    Ca      Sc        Ti     V     Cr     Mn     Fe    Co           Ni        Cu    Zn    Ga    Ge    As    Se    Br
    37   38       39       40     41     42    43     44    45           46        47    48    49    50    51    52    53    54
5                                                                                                                            Xe
    Rb   Sr       Y        Zr     Nb    Mo     Tc     Ru    Rh           Pd        Ag    Cd    In    Sn    Sb    Te     I
    55   56     57 - 71    52     53     74    75     76    77           78        79    80    81    82    83    84    85    86
6                                                                                                                            Rn
    Cs   Ba        *       Hf     Ta     W     Re     Os     Ir          Pt        Au    Hg    Tl    Pb    Bi    Po    At
    87   88                104    105   106    107    108   109         110        111   112   113   114   115   116   117   118
                89-103
7                                                                                                                            Uuo
    Fr   Ra       **       Rf     Db    Sg     Bh     Hs    Mt          Uun        Uuu   Uub   Uut   Uuq   Uup   Uuh   Uus


                  57       58     59     60    61     62    63           64        65    66    67    68    69    70    71
          * 6                                                                                                          Lu
                 La        Ce     Pr    Nd     Pm     Sm    Eu          Gd         Tb    Dy    Ho    Er    Tm    Yb
                  89       90     91     92    93     94    95           96        97    98    99    100   101   102   103
         ** 7                                                                                                          Lw
                 Ac        Th     Pa     U     Np     Pu    Am          Cm         Bk    Cf    Es    Fm    Md    No



                                                     Elementos metálicos
Engenharia Materiais

                         Classificação
Cerâmicas

                                                ALUMINA
            São geralmente uma combinação
            de elementos metálicos e não-
            metálicos.
            Geralmente são óxidos, nitretos e
            carbetos
            São geralmente isolantes de calor
            e eletricidade
            São mais resistêntes à altas
            temperaturas e à ambientes
            severos que os metais e polímeros
            Com relação às propriedades
            mecânicas as cerâmicas são
            duras, porém frágeis
            Em geral são leves
Os Cerâmicos na Tabela Periódica

    1                                                             H    ← Gasoso                                              18
    1                                                                                                                         2
                                                                  C    ← Sólido
1                                                                                                                            He
    H    2                                                                                     13    14    15    16    17
                                                                  Hg   ← Líquido
    3    4                                                                                      5     6     7     8     9    10
2                                                                 Rf   ← Desconhecido
    Li   Be                                                                                    B     C     N     O      F    Ne

    11   12               ┌───────────── Elementos de transição ─────────────┐                 13    14    15    16    17    18
3                                                                                                                            Ar
    Na   Mg       3         4      5     6      7            9                     11    12    Al    Si    P     S     Cℓ
    19   20       21       22     23     24    25     26    27           28        29    30    31    32    33    34    35    36
4                                                                                                                            Kr
    K    Ca      Sc        Ti     V     Cr     Mn     Fe    Co           Ni        Cu    Zn    Ga    Ge    As    Se    Br
    37   38       39       40     41     42    43     44    45           46        47    48    49    50    51    52    53    54
5                                                                                                                            Xe
    Rb   Sr       Y        Zr     Nb    Mo     Tc    Ru     Rh           Pd        Ag    Cd    In    Sn    Sb    Te     I
    55   56     57 - 71    52     53     74    75     76    77           78        79    80    81    82    83    84    85    86
6                                                                                                                            Rn
    Cs   Ba        *       Hf     Ta     W     Re    Os      Ir          Pt        Au    Hg    Tl    Pb    Bi    Po    At
    87   88                104    105   106    107   108    109         110        111   112   113   114   115   116   117   118
                89-103
7                                                                                                                            Uuo
    Fr   Ra       **       Rf     Db    Sg     Bh    Hs     Mt          Uun        Uuu   Uub   Uut   Uuq   Uup   Uuh   Uus


                  57       58     59     60    61     62    63           64        65    66    67    68    69    70    71
          * 6                                                                                                          Lu
                 La        Ce     Pr    Nd     Pm    Sm     Eu          Gd         Tb    Dy    Ho    Er    Tm    Yb
                  89       90     91     92    93     94    95           96        97    98    99    100   101   102   103
         ** 7                                                                                                          Lw
                 Ac        Th     Pa     U     Np     Pu    Am          Cm         Bk    Cf    Es    Fm    Md    No



                Os cerâmicos são constituídos de metais + não-metais (Si e Ge)
Engenharia Materiais

                         Classificação
Polímeros


            São geralmente compostos
            orgânicos baseados em carbono,
            hidrogênio e outros elementos não-
            metálicos.
            São constituídos de moléculas
            muito grandes (macro-
            moléculas)
            Tipicamente, esses materiais
            apresentam baixa densidade e
            podem ser extremamente
            flexíveis
            Materiais poliméricos incluem
            plásticos e borrachas
Os Polímeros na Tabela Periódica


    1                                                             H    ← Gasoso                                              18
    1                                                                                                                         2
                                                                  C    ← Sólido
1                                                                                                                            He
    H    2                                                                                     13    14    15    16    17
                                                                  Hg   ← Líquido
    3    4                                                                                      5     6     7     8     9    10
2                                                                 Rf   ← Desconhecido
    Li   Be                                                                                    B     C     N     O      F    Ne

    11   12               ┌───────────── Elementos de transição ─────────────┐                 13    14    15    16    17    18
3                                                                                                                            Ar
    Na   Mg       3         4      5     6       7           9                     11    12    Al    Si    P     S     Cℓ
    19   20       21       22     23     24     25    26    27           28        29    30    31    32    33    34    35    36
4                                                                                                                            Kr
    K    Ca      Sc        Ti     V     Cr      Mn    Fe    Co           Ni        Cu    Zn    Ga    Ge    As    Se    Br
    37   38       39       40     41     42     43    44    45           46        47    48    49    50    51    52    53    54
5                                                                                                                            Xe
    Rb   Sr       Y        Zr     Nb    Mo      Tc    Ru    Rh           Pd        Ag    Cd    In    Sn    Sb    Te     I
    55   56     57 - 71    52     53     74     75    76    77           78        79    80    81    82    83    84    85    86
6                                                                                                                            Rn
    Cs   Ba        *       Hf     Ta     W      Re    Os     Ir          Pt        Au    Hg    Tl    Pb    Bi    Po    At
    87   88                104    105   106     107   108   109         110        111   112   113   114   115   116   117   118
                89-103
7                                                                                                                            Uuo
    Fr   Ra       **       Rf     Db    Sg      Bh    Hs    Mt          Uun        Uuu   Uub   Uut   Uuq   Uup   Uuh   Uus


                  57       58     59     60     61    62    63           64        65    66    67    68    69    70    71
          * 6                                                                                                          Lu
                 La        Ce     Pr    Nd      Pm    Sm    Eu          Gd         Tb    Dy    Ho    Er    Tm    Yb
                  89       90     91     92     93    94    95           96        97    98    99    100   101   102   103
         ** 7                                                                                                          Lw
                 Ac        Th     Pa     U      Np    Pu    Am          Cm         Bk    Cf    Es    Fm    Md    No



                                              Constituídos por não-metais e H
Engenharia Materiais

                            Classificação
Compósitos


             São constituídos de mais de um
             tipo de material insolúveis entre si.
             Os compósitos são “projetados”
             para apresentarem a combinação
             das melhores características de
             cada material constituinte
             Exemplo clássico é o compósito de
             matriz polimérica com fibra de
             vidro. O material compósito
             apresenta a resistência da fibra de
             vidro associado a flexibilidade do
             polímero
Engenharia Materiais

                             Classificação
Semicondutores




                 Apresentam propriedades
                 elétricas que são
                 intermediárias entre metais e
                 isolantes
                 Os semicondutores tornaram
                 possível o advento do circuito
                 integrado que revolucionou
                 as indústrias de eletrônica e
                 computadores
                 Ex: Si, Ge, GaAs, InSb, GaN      InP
Engenharia Materiais

                            Classificação
Biomateriais



               Biomateriais são empregados em
               componentes para implantes de
               partes em seres humanos
               Esses materiais não devem
               produzir substâncias tóxicas e
               devem ser compatíveis com o
               tecido humano (não deve causar
               rejeição).
               Metais, cerâmicos, compósitos e
               polímeros podem ser usados
               como biomateriais
Ligações Químicas

                       Tipos de Ligações


                                  Ligações
                                  Químicas



           Interatômicas                            Intermoleculares



                                              Forças van der       Ponte
Iônica     Covalente       Metálica
                                                  Waals            de H


                                 Dipolo-     Dipolo–dipolo     Dipolo–dipolo
         Polar      Apolar       dipolo        induzido         instantâneo
Ligações Químicas

           Tipos de Ligações



               Iônica     Metal    Ametal

Tipos de
              Covalente   Ametal   Ametal
Ligações

              Metálica    Metal    Metal
Ligações Químicas

          Ligação Iônica
Considere a reação entre o sódio e o cloro:
Na(s) + ½Cl2(g)  NaCl(s) DHºf = -410,9 kJ
Ligações Químicas

                    Ligação Iônica

• A reação é violentamente exotérmica.
• Inferimos que o NaCl é mais estável do que os elementos
  que o constituem. Por quê?
• O Na perdeu um elétron para se transformar em Na+ e o
  cloro ganhou o elétron para se transformar em Cl-.
  Observe: Na+ tem a configuração eletrônica do Ne e o Cl-
  tem a configuração do Ar.
• Isto é, tanto o Na+ como o Cl- têm um
  octeto de elétrons circundando o íon central.
Ligações Químicas

                    Ligação Iônica

• O NaCl forma uma estrutura muito regular na qual cada íon
  Na+ é circundado por 6 íons Cl-.
• Similarmente, cada íon Cl- é circundado por seis íons Na+.
• Há um arranjo regular de Na+ e Cl- em 3D.
• Observe que os íons são empacotados o mais próximo
  possível.
• Observe que não é fácil encontrar uma fórmula molecular
  para descrever a rede iônica.
Ligações Químicas

  Ligação Iônica
Ligação Iônica - NaCl



                     +                            -


      Na                           Cl




Átomo de sódio, 11Na         Átomo de cloro, 17Cl

 Íon sódio – 11Na+            Íon cloro – 17Cl-

         Cloreto de sódio - NaCl
                                                      29
Ligações Iônica

           Formação


     F         2+             -
Ca           Ca          F
                  1               2
     F        Composto de             A fluorita (CaF2) é um mineral do qual se
              fórmula CaF2            obtém, industrialmente, o elemento flúor.



     O
Al                           2-
                3+
     O       Al          O
Al                   2            3
     O         Composto de              A safira consiste em um cristal de
              fórmula Al2O3           Al2O3 (incolor) contendo “impurezas”
                                           responsáveis pela cor azul.
                                                                             30
Ligações Iônica

                             Fórmula




                                                                +       2-
Vejamos um exemplo:                                         K           O
• 19K: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1  (perde1e-) = 19K+                  2        1
                                                            Composto de
• 8O:   1s2   2s2   2p6         (ganha   2e-)   =8   O2-   fórmula K2O

                                                                                 31
Ligações Iônica

             Fórmula



Cc+ Aa-                     Al3+ O2-


CaAc                        Al2O3

              Fórmula-íon
Ligações Iônica

                 Fórmula

                           Atenção !!!

(NH4)1+ S2-                Mg2+ O2-

  (NH4)2S                   Mg2O2
                               MgO
  Íons poliatômicos         redução dos
                               índices
Propriedades dos compostos iônicos




                                     34
Propriedades dos compostos iônicos




                                     35
Propriedades dos compostos iônicos

• São sólidos nas condições ambientes;
• São duros e quebradiços;
• Possuem altos P.F. e P.E.;
• Conduzem corrente elétrica quando fundidos ou em
solução aquosa (não conduzem corrente elétrica no
estado sólido) ;
• Formam retículos cristalinos.          Cl-      Na+
                                  Na+      Cl-

                                         Na+         Cl-
                                  Cl-          Na+
Ligações Químicas

  Ligação Iônica
Ligações Iônica

 Lei Coulomb




                  38
Ligações Químicas

                    Ligação Iônica
                      Energias envolvidas na
                    formação da ligação iônica
• Energia de rede: é a energia necessária para separar
  completamente um mol de um composto sólido iônico em
  íons gasosos.
• A energia de rede depende das cargas nos íons e dos
  tamanhos dos íons:
                               Q1Q2
                        El  k
                                    d
  k é uma constante (8,99 x 109 J m/C2), Q1 e Q2 são as
  cargas nas partículas e d é a distância entre seus centros.
Ligações Químicas

                  Energia Envolvida
                            3ª. etapa:


   Energia de atração eletrostática dos íons Na+ Cℓ- )


• Pela lei de Coulumb: F = k .(q1 . q2) / d2
• Na+(g) + Cℓ -(g)  NaCℓ (s), Eliberada = 787 kJ/mol




                                                         40
Ligações Químicas

          Energia Envolvida



        Conclusão


• A energia de uma ligação iônica abaixa (reduz)
  quando a atração entre os íons for maior que a
  energia necessária para fazê-los




                                                   41
Ligações Químicas

            Ligação Covalente

   E quando a
ligações formam
   compostos
  moleculares ...




                                42
Ligações Químicas

                 Ligação Covalente
• Quando dois átomos similares se ligam, nenhum deles quer
  perder ou ganhar um elétron para formar um octeto.
• Quando átomos similares se ligam, eles compartilham pares
  de elétrons para que cada um atinja o octeto.
• Cada par de elétrons compartilhado constitui uma ligação
  química.
• Por exemplo: H + H  H2 tem elétrons em uma linha
  conectando os dois núcleos de H.
Ligações Químicas

Ligação Covalente
Ligações Covalentes

  Energia Ligação
Polaridade da ligação e
                 eletronegatividade
                      Eletronegatividade
• Eletronegatividade: é a habilidade de um átomo de atrair
  elétrons para si em certa molécula .
• Pauling estabeleceu as eletronegatividades em uma escala
  de 0,7 (Cs) a 4,0 (F).
• A eletronegatividade aumenta:
   • ao logo de um período e
   • ao descermos em um grupo.
Polaridade da ligação e
  eletronegatividade
     Eletronegatividade
Ligações Químicas

                 Ligação Covalente

Ocorre geralmente entre ametais e hidrogênio ou ametais entre si,
           desde que a  de eletronegatividade < 1,7.


                            Hidrogênio




                 Ametal                  Hidrogênio




                             Ametal
Ligações Covalentes

 Eletronegatividade
Polaridade da ligação e
                 eletronegatividade
                    Eletronegatividade e
                    polaridade de ligação
• Não há distinção acentuada entre os tipos de ligação.
• A extremidade positiva (ou polo) em uma ligação polar é
  representada por + e o polo negativo por -.
Ligações Covalentes

                           Apolar

Ligação Covalente Apolar: Ocorre entre átomos iguais. Dessa forma, os
átomos possuem mesma eletronegatividade e atraem, consequentemente,
o par eletrônico compartilhado com a mesma intensidade.
                            Ex.: H2, O2, N2




     O par                                              O par
     eletrônico é                                       eletrônico é
     equidistante                                       equidistante
     aos dois                                           aos dois
     núcleos                                            núcleos
Ligações Covalentes

                                   Polar

Ligação Covalente Polar: Ocorre entre átomos diferentes. Dessa forma, o
átomo que possui maior eletronegatividade atrai o par eletrônico compartilhado
com maior intensidade.

Ex.: HCl. O par eletrônico fica mais próximo do cloro pois este átomo atrai mais
fortemente os elétrons da ligação covalente (porque é mais eletronegativo).
Ligações Covalentes

      Propriedades

São, em geral, líquidos ou gasosos nas condições
ambientes (se sólidos, fundem-se facilmente);




Possuem baixos P.F. e P.E.;




Não conduzem corrente elétrica (exceção para
Ácidos, em solução aquosa e Carbono Grafite) ;




São formados por moléculas.
Ligações Químicas

            Ligação Metálica

   E quando a
ligações formam
   compostos
   metálicos ...




                               55
Ligações Químicas

           Ligação Metálica




         Ocorre entre metais e possui como
         principal característica, elétrons
         livres em torno de cátions e átomos
         neutros no retículo (Mar de elétrons).


A teoria do octeto não explica a ligação metálica.
Ligações Químicas

       Ligação Metálica
- Sólidos nas condições ambientes, exceto Hg

- São bons condutores de calor e eletricidade (e- livres)

- São dúcteis (fios) e maleáveis (lâminas).

- Apresentam brilho metálico característico.

- Possuem altos Pontos de Fusão e Ebulição.

- São resistentes à tração

- São densos.




                                                            58
Ligações Químicas

                         Ligas Metálicas
  Os metais podem se unir entre si ou a outros elementos e formar
     misturas sólidas chamadas ligas metálicas: Por exemplo:




o aço é uma liga    o bronze é     o latão é    o ouro de 18    Liga Leve
     de ferro e     uma liga de   uma liga de    quilates é
 carbono: o aço                                                • Magnésio
inoxidável é uma
                     cobre e       cobre e      uma liga de      e Alumínio
  liga de ferro e    estanho;       zinco;         ouro e
   carbono com                                     cobre.
adição de cromo
     e níquel;



                                                                              59
Estrutura de Lewis - Regra


  Estrutura                                                     Previsão
                     Moléculas              Algoritmo
  de Lewis                                                      ligações




                  2º. passo                        4º. Passo
• Contar e-                   • Colocar                         • Casos
  valência     • Desenhar       ligações       • Satisfazer       complemen
                 estrutura                       regra octeto     tares
   1º. passo                    3º. passo                          5º. Passo




                                                                           60
Estrutura de Lewis - Regra

        Exemplo 1: Difluoreto de Oxigênio – OF2


• Contar o número total de e- de valência na molécula/íon
                         1º. passo

                F – 2 x 7 e- = 14            20 elétrons de
                O – 1 x 6 e- = 6                valência

               Total ........ = 20

                                                              61
Estrutura de Lewis - Regra

        Exemplo 1: Difluoreto de Oxigênio – OF2

• Desenhe a estrutura do “esqueleto” da molécula
  colocando no centro o átomo menos eletronegativo
  (átomo central)
                        2º. passo

                                           Átomo menos
                                           eletronegativo
                    F     O
                           F
                                                            62
Estrutura de Lewis - Regra

        Exemplo 1: Difluoreto de Oxigênio – OF2

• Coloque ligações simples entre todos os átomos
  conectando-os na estrutura desenhando linhas entre eles

                         3º. passo

                                             Pelo menos
                                             uma ligação
                    F      O

                           F
                                                            63
Estrutura de Lewis - Regra
          Exemplo 1: Difluoreto de Oxigênio – OF2

• Coloque os e- de valência restante (não contabilizados)
  nos átomos individuais até satisfazer a regra do octeto.

                          4º. passo
Dica: comece
                                                 Coloque e-
pelos átomos
                                                 como pares
  externos
                      F     O                      isolados

                                      Importante: verifique s cada
                                      átomo satisfaz a regra do
                             F        octeto se OK = estrutura
                                      final, se não etapa 5

                                                                     64
Estrutura de Lewis - Regra

                       2º. passo                        4º. Passo
   • Contar e-                     • Colocar
     valência       • Desenhar       ligações       • Satisfazer
                      estrutura                       regra octeto

      1º. passo                      3º. passo


                                                                     2-
      Exemplo 2: íon sulfato – SO4    2-
                                                    O
        S – 1 x 6 e- = 6
       O – 4 x 6 e- = 24                        O   S        O
       Íon carga =       2
       Total ........ = 32
32 – 8 e- ligantes = 24 e- não ligantes
                                                    O
                                                                          65
Estrutura de Lewis - Regra

   Obs.: Em alguns casos, encontramos um ou mais
   átomos que têm menos que um octeto completo

• Crie “ligações múltiplas” deslocando pares e- isolados
  para a posição de ligação para qualquer átomo que não
  tenha um octeto completo .
                                5º. passo


       Exemplo 3: PTFE (PoliTetraFluoroEtileno) –
                      Teflon® - C2F4


                                                           66
Estrutura de Lewis - Regra


                  2º. passo                         4º. Passo
• Contar e-                   • Colocar                              • Casos
  valência     • Desenhar       ligações        • Satisfazer           complemen
                 estrutura                        regra octeto         tares
   1º. passo                    3º. passo                               5º. Passo



    Teflon® - C2F4
                                            F         F
   F – 4 x 7 = 28
               e-
   C – 2 x 4 e- = 8
  Total ........ = 36            F          C         C          F
36 – 10 e- ligantes = 26 e- não ligantes
                                                                                67
Estrutura de Lewis - Regra

                       Teflon® - C2F4


      F         F                               F        F

F     C        C       F                F      C        C          F

• Crie “ligações múltiplas” deslocando pares e- isolados para a
  posição de ligação para qualquer átomo que não tenha um octeto
  completo .
                                   5º. passo
                                                                       68
Estrutura de Lewis


       CO2
C – 1 x 4 e- = 4
O – 2 x 6 e- = 12
Total ........ = 16

16 – 4 e- ligantes =
12 e- não ligantes


                                        69
Estrutura de Lewis



    CH2O
C – 1 x 4 e- = 4
O – 1 x 6 e- = 6
H – 2 x 1 e- = 2
Total ........ = 12

12 – 6 e- ligantes =
 6 e- não ligantes

                                        70
Estrutura de Lewis


   Se2F3

Se – 2 x 6 e- = 12
F – 3 x 7 e- = 21
Total ........ = 33

33 – 8 e- ligantes =
25 e- não ligantes


                                        71
Estrutura de Lewis




Cl – 1 x 7 e- = 7                       -
 F–4x7e       - = 28             ClF4            ClF5
Íon carga = 1 36 – 8 e- ligantes = 28 e- não ligantes
Total ........ = 36 42 – 10 e- ligantes = 32 e- não ligantes 72
Ressonância

      Exemplo 4: Dióxido e enxofre – SO2 (poluente)



     O      S     O                  O    S   O

   S – 1 x 6 e- = 6
   O – 2 x 6 e- = 12                 O    S   O
   Total ........ = 18
18 – 4 e- ligantes = 12 e- não ligantes
                                                      73
Ressonância


Exemplo 4: SO2 - Qual é a estrutura “real”?


 O     S     O               O      S    O

 A estrutura “real” corresponde a uma média das
  estruturas de Lewis: “híbrido de ressonância”


  ATENÇÃO: Não é uma mistura das estruturas

                                                  74
Ressonância


        Exemplo 5: C6H6 - Benzeno

        H                           H
        C                           C
H   C       C   H        H    C         C   H

H   C       C   H         H   C         C   H
        C                           C
        H                           H
                                                75
Ressonância

         Exemplo 5: C6H6 - Benzeno

         H                              H
         C                              C
H    C       C    H           H     C       C    H

H    C       C    H            H    C       C    H
         C                              C
         H                              H
Mais estável  tem menor energia e é menos reativa
                                                     76
Estrutura de Lewis


• Par isolado: elétrons do par não envolvidos na ligação
• Par ligante: elétrons envolvidos na ligação
• Regra do octeto: tendência de moléculas e íons
poliatômicos de assumir estruturas onde cada átomo
fica com 8 elétrons na camada de valência, atingindo a
configuração de um gás nobre
• Há exceções a esta regra, como veremos adiante




                                                           77
Ligações Químicas

             Regra Octeto – Exceção

Octeto incompleto
Elementos do segundo período da tabela periódica podem ter um máximo
de quatro ligações: possuem somente orbitais 2s e 2p
• Regra do octeto é válida para os elementos acima. Exceções: alguns
compostos de berílio e de boro. Exemplo:




                             Boro: 6 elétrons de valência



      Trifluoreto de bório, BF3
                                                                       78
Ligações Químicas

             Regra Octeto – Exceção

Camada de valência expandida
Elementos do terceiro período, e além desse, têm orbitais d “vazios” que
podem ser usados para ligação. Assim eles podem formar mais que
quatro ligações covalentes. Exemplos:




    Pentacloreto de fósforo, PCl5(s)   Hexafluoreto de enxofre, SF6(s)
                                                                           79
Ligações Químicas

      Regra Octeto – Exceção

Radicais: moléculas com número ímpar de e−:
  • apresentam e− desemparelhados
  • altamente reativos :
  • ocorre nas chamas durante a queima de
  hidrocarbonetos combustíveis

             ● CH3               Elétron
                             desenparelhado
            Radical metila




                                              80
Ligações Químicas

Regra Octeto – Exceção




                         81
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Aula – Ligações Intermoleculares e
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Conteúdo da Apresentação

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BROWN, Theodore L - Química A Ciência Central (9ª.
Edição) – Pearson – Cap. 08 – Conceitos Básicos de Ligação
Química, 252
Onde Estudar a Aula de Hoje
Nos Livros
• Brown, James E. HUMISTON, Gerard E. Química Geral -
Vol.1. LTC, 2006. – Cap. 4 – Ligação Química Conceitos
Gerais e Cap. 5 – Ligação Covalente e Estrutura Molecular
• Química Geral Aplicada a Engenharia – Cap.7 – Ligação
Química e Estrutura Molecular
Na Internet
• Aí Tem Química – PUC-RIO
• http://web.ccead.puc-rio.br/condigital/portal/



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Aula 05 - Estrutura dos átomos e molécula II (ligações quimicas)

  • 1. Química Geral Aplicada a Engenheira 1º. Sem./2011 Engenharias
  • 2. Nesta Aula Veremos ... Química Geral e Exp Aula 05 - Ligações Químicas – Ligações Iônicas; – Ligações Covalentes; – Ligações Metálicas.
  • 3. Introdução • Na natureza a maioria dos átomos são encontrados combinados formando milhões de substâncias. • Por que os átomos se ligam ? Se ligue meu rapaz ... 3
  • 4. Ligações Químicas Como ocorre ? Uma ligação química é estabelecida entre as espécies apenas se o arranjo final de Mas afinal, por que seus núcleos e de seus elétrons conferir ao os átomos se ligam par uma energia potencial menor que a (espontaneamente)? soma das energias dos átomos ou íons isolados. Em outras palavras: podemos dizer que um composto químico é formado apenas se proporcionar uma situação de estabilidade termodinâmica maior que aquela envolvendo seus constituintes isoladamente. Assim, podemos dizer que quando uma ligação química é formada, energia é liberada! 4
  • 5. Ligações Químicas Gases Nobres Todos querem ser iguais a eles! 5
  • 6. Ligações Químicas Regra do Octeto Gás nobre K L M N O P Hélio – 2 2 Neônio – 10 2 8 Argônio – 18 2 8 8 Criptônio – 36 2 8 18 8 Xenônio – 54 2 8 18 18 8 Radônio – 86 2 8 18 32 18 8 6
  • 7. Ligações Químicas Será que as ligações químicas entre os átomos interfere nas propriedades dos materiais?
  • 8. Engenharia Materiais Introdução • Ciência dos materiais faz parte do conhecimento básico para todas as engenharias As propriedades dos materiais definem: • o desempenho de um determinado componente e o processo de fabricação do mesmo 8
  • 9. Engenharia Materiais Introdução Propriedades dos Materiais Engenharia Microestrutura Engenharia Composição e Processo de Fabricação
  • 10. Efeito da microestrutura nas propriedades da alumina
  • 11. Quantos materiais existem ? Como escolher ? Entre 40.000 e 80.000 diferentes, contando as variantes de tratamento térmico e composição de cada material
  • 12. Engenharia Materiais Classificação A classificação tradicional dos materiais é geralmente baseada na estrutura atômica e química destes. Semi Metais Cerâmicas Polímeros Compósitos condutores Biomateriais Classificação tradicional
  • 13. Engenharia Materiais Classificação Materiais metálicos são Metais geralmente uma combinação de elementos metálicos. Os elétrons não estão ligados a nenhum átomo em particular e por isso são bons condutores de calor e eletricidade Não são transparentes à luz visível Têm aparência lustrosa quando polidos Geralmente são resistentes e deformáveis São muito utilizados para aplicações estruturais
  • 14. Os Metais na Tabela Periódica 1 H ← Gasoso 18 1 2 C ← Sólido 1 He H 2 13 14 15 16 17 Hg ← Líquido 3 4 5 6 7 8 9 10 2 Rf ← Desconhecido Li Be B C N O F Ne 11 12 ┌───────────── Elementos de transição ─────────────┐ 13 14 15 16 17 18 3 Ar Na Mg 3 4 5 6 7 9 11 12 Al Si P S Cℓ 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 4 Kr K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 5 Xe Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I 55 56 57 - 71 52 53 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 6 Rn Cs Ba * Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At 87 88 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 89-103 7 Uuo Fr Ra ** Rf Db Sg Bh Hs Mt Uun Uuu Uub Uut Uuq Uup Uuh Uus 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 * 6 Lu La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 ** 7 Lw Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Elementos metálicos
  • 15. Engenharia Materiais Classificação Cerâmicas ALUMINA São geralmente uma combinação de elementos metálicos e não- metálicos. Geralmente são óxidos, nitretos e carbetos São geralmente isolantes de calor e eletricidade São mais resistêntes à altas temperaturas e à ambientes severos que os metais e polímeros Com relação às propriedades mecânicas as cerâmicas são duras, porém frágeis Em geral são leves
  • 16. Os Cerâmicos na Tabela Periódica 1 H ← Gasoso 18 1 2 C ← Sólido 1 He H 2 13 14 15 16 17 Hg ← Líquido 3 4 5 6 7 8 9 10 2 Rf ← Desconhecido Li Be B C N O F Ne 11 12 ┌───────────── Elementos de transição ─────────────┐ 13 14 15 16 17 18 3 Ar Na Mg 3 4 5 6 7 9 11 12 Al Si P S Cℓ 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 4 Kr K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 5 Xe Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I 55 56 57 - 71 52 53 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 6 Rn Cs Ba * Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At 87 88 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 89-103 7 Uuo Fr Ra ** Rf Db Sg Bh Hs Mt Uun Uuu Uub Uut Uuq Uup Uuh Uus 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 * 6 Lu La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 ** 7 Lw Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Os cerâmicos são constituídos de metais + não-metais (Si e Ge)
  • 17. Engenharia Materiais Classificação Polímeros São geralmente compostos orgânicos baseados em carbono, hidrogênio e outros elementos não- metálicos. São constituídos de moléculas muito grandes (macro- moléculas) Tipicamente, esses materiais apresentam baixa densidade e podem ser extremamente flexíveis Materiais poliméricos incluem plásticos e borrachas
  • 18. Os Polímeros na Tabela Periódica 1 H ← Gasoso 18 1 2 C ← Sólido 1 He H 2 13 14 15 16 17 Hg ← Líquido 3 4 5 6 7 8 9 10 2 Rf ← Desconhecido Li Be B C N O F Ne 11 12 ┌───────────── Elementos de transição ─────────────┐ 13 14 15 16 17 18 3 Ar Na Mg 3 4 5 6 7 9 11 12 Al Si P S Cℓ 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 4 Kr K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 5 Xe Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I 55 56 57 - 71 52 53 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 6 Rn Cs Ba * Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At 87 88 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 89-103 7 Uuo Fr Ra ** Rf Db Sg Bh Hs Mt Uun Uuu Uub Uut Uuq Uup Uuh Uus 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 * 6 Lu La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 ** 7 Lw Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Constituídos por não-metais e H
  • 19. Engenharia Materiais Classificação Compósitos São constituídos de mais de um tipo de material insolúveis entre si. Os compósitos são “projetados” para apresentarem a combinação das melhores características de cada material constituinte Exemplo clássico é o compósito de matriz polimérica com fibra de vidro. O material compósito apresenta a resistência da fibra de vidro associado a flexibilidade do polímero
  • 20. Engenharia Materiais Classificação Semicondutores Apresentam propriedades elétricas que são intermediárias entre metais e isolantes Os semicondutores tornaram possível o advento do circuito integrado que revolucionou as indústrias de eletrônica e computadores Ex: Si, Ge, GaAs, InSb, GaN InP
  • 21. Engenharia Materiais Classificação Biomateriais Biomateriais são empregados em componentes para implantes de partes em seres humanos Esses materiais não devem produzir substâncias tóxicas e devem ser compatíveis com o tecido humano (não deve causar rejeição). Metais, cerâmicos, compósitos e polímeros podem ser usados como biomateriais
  • 22. Ligações Químicas Tipos de Ligações Ligações Químicas Interatômicas Intermoleculares Forças van der Ponte Iônica Covalente Metálica Waals de H Dipolo- Dipolo–dipolo Dipolo–dipolo Polar Apolar dipolo induzido instantâneo
  • 23. Ligações Químicas Tipos de Ligações Iônica Metal Ametal Tipos de Covalente Ametal Ametal Ligações Metálica Metal Metal
  • 24.
  • 25. Ligações Químicas Ligação Iônica Considere a reação entre o sódio e o cloro: Na(s) + ½Cl2(g)  NaCl(s) DHºf = -410,9 kJ
  • 26. Ligações Químicas Ligação Iônica • A reação é violentamente exotérmica. • Inferimos que o NaCl é mais estável do que os elementos que o constituem. Por quê? • O Na perdeu um elétron para se transformar em Na+ e o cloro ganhou o elétron para se transformar em Cl-. Observe: Na+ tem a configuração eletrônica do Ne e o Cl- tem a configuração do Ar. • Isto é, tanto o Na+ como o Cl- têm um octeto de elétrons circundando o íon central.
  • 27. Ligações Químicas Ligação Iônica • O NaCl forma uma estrutura muito regular na qual cada íon Na+ é circundado por 6 íons Cl-. • Similarmente, cada íon Cl- é circundado por seis íons Na+. • Há um arranjo regular de Na+ e Cl- em 3D. • Observe que os íons são empacotados o mais próximo possível. • Observe que não é fácil encontrar uma fórmula molecular para descrever a rede iônica.
  • 28. Ligações Químicas Ligação Iônica
  • 29. Ligação Iônica - NaCl + - Na Cl Átomo de sódio, 11Na Átomo de cloro, 17Cl Íon sódio – 11Na+ Íon cloro – 17Cl- Cloreto de sódio - NaCl 29
  • 30. Ligações Iônica Formação F 2+ - Ca Ca F 1 2 F Composto de A fluorita (CaF2) é um mineral do qual se fórmula CaF2 obtém, industrialmente, o elemento flúor. O Al 2- 3+ O Al O Al 2 3 O Composto de A safira consiste em um cristal de fórmula Al2O3 Al2O3 (incolor) contendo “impurezas” responsáveis pela cor azul. 30
  • 31. Ligações Iônica Fórmula + 2- Vejamos um exemplo: K O • 19K: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1  (perde1e-) = 19K+ 2 1 Composto de • 8O: 1s2 2s2 2p6  (ganha 2e-) =8 O2- fórmula K2O 31
  • 32. Ligações Iônica Fórmula Cc+ Aa- Al3+ O2- CaAc Al2O3 Fórmula-íon
  • 33. Ligações Iônica Fórmula Atenção !!! (NH4)1+ S2- Mg2+ O2- (NH4)2S Mg2O2 MgO Íons poliatômicos redução dos índices
  • 36. Propriedades dos compostos iônicos • São sólidos nas condições ambientes; • São duros e quebradiços; • Possuem altos P.F. e P.E.; • Conduzem corrente elétrica quando fundidos ou em solução aquosa (não conduzem corrente elétrica no estado sólido) ; • Formam retículos cristalinos. Cl- Na+ Na+ Cl- Na+ Cl- Cl- Na+
  • 37. Ligações Químicas Ligação Iônica
  • 39. Ligações Químicas Ligação Iônica Energias envolvidas na formação da ligação iônica • Energia de rede: é a energia necessária para separar completamente um mol de um composto sólido iônico em íons gasosos. • A energia de rede depende das cargas nos íons e dos tamanhos dos íons: Q1Q2 El  k d k é uma constante (8,99 x 109 J m/C2), Q1 e Q2 são as cargas nas partículas e d é a distância entre seus centros.
  • 40. Ligações Químicas Energia Envolvida 3ª. etapa: Energia de atração eletrostática dos íons Na+ Cℓ- ) • Pela lei de Coulumb: F = k .(q1 . q2) / d2 • Na+(g) + Cℓ -(g)  NaCℓ (s), Eliberada = 787 kJ/mol 40
  • 41. Ligações Químicas Energia Envolvida Conclusão • A energia de uma ligação iônica abaixa (reduz) quando a atração entre os íons for maior que a energia necessária para fazê-los 41
  • 42. Ligações Químicas Ligação Covalente E quando a ligações formam compostos moleculares ... 42
  • 43.
  • 44. Ligações Químicas Ligação Covalente • Quando dois átomos similares se ligam, nenhum deles quer perder ou ganhar um elétron para formar um octeto. • Quando átomos similares se ligam, eles compartilham pares de elétrons para que cada um atinja o octeto. • Cada par de elétrons compartilhado constitui uma ligação química. • Por exemplo: H + H  H2 tem elétrons em uma linha conectando os dois núcleos de H.
  • 46. Ligações Covalentes Energia Ligação
  • 47. Polaridade da ligação e eletronegatividade Eletronegatividade • Eletronegatividade: é a habilidade de um átomo de atrair elétrons para si em certa molécula . • Pauling estabeleceu as eletronegatividades em uma escala de 0,7 (Cs) a 4,0 (F). • A eletronegatividade aumenta: • ao logo de um período e • ao descermos em um grupo.
  • 48. Polaridade da ligação e eletronegatividade Eletronegatividade
  • 49. Ligações Químicas Ligação Covalente Ocorre geralmente entre ametais e hidrogênio ou ametais entre si, desde que a  de eletronegatividade < 1,7. Hidrogênio Ametal Hidrogênio Ametal
  • 51. Polaridade da ligação e eletronegatividade Eletronegatividade e polaridade de ligação • Não há distinção acentuada entre os tipos de ligação. • A extremidade positiva (ou polo) em uma ligação polar é representada por + e o polo negativo por -.
  • 52. Ligações Covalentes Apolar Ligação Covalente Apolar: Ocorre entre átomos iguais. Dessa forma, os átomos possuem mesma eletronegatividade e atraem, consequentemente, o par eletrônico compartilhado com a mesma intensidade. Ex.: H2, O2, N2 O par O par eletrônico é eletrônico é equidistante equidistante aos dois aos dois núcleos núcleos
  • 53. Ligações Covalentes Polar Ligação Covalente Polar: Ocorre entre átomos diferentes. Dessa forma, o átomo que possui maior eletronegatividade atrai o par eletrônico compartilhado com maior intensidade. Ex.: HCl. O par eletrônico fica mais próximo do cloro pois este átomo atrai mais fortemente os elétrons da ligação covalente (porque é mais eletronegativo).
  • 54. Ligações Covalentes Propriedades São, em geral, líquidos ou gasosos nas condições ambientes (se sólidos, fundem-se facilmente); Possuem baixos P.F. e P.E.; Não conduzem corrente elétrica (exceção para Ácidos, em solução aquosa e Carbono Grafite) ; São formados por moléculas.
  • 55. Ligações Químicas Ligação Metálica E quando a ligações formam compostos metálicos ... 55
  • 56.
  • 57. Ligações Químicas Ligação Metálica Ocorre entre metais e possui como principal característica, elétrons livres em torno de cátions e átomos neutros no retículo (Mar de elétrons). A teoria do octeto não explica a ligação metálica.
  • 58. Ligações Químicas Ligação Metálica - Sólidos nas condições ambientes, exceto Hg - São bons condutores de calor e eletricidade (e- livres) - São dúcteis (fios) e maleáveis (lâminas). - Apresentam brilho metálico característico. - Possuem altos Pontos de Fusão e Ebulição. - São resistentes à tração - São densos. 58
  • 59. Ligações Químicas Ligas Metálicas Os metais podem se unir entre si ou a outros elementos e formar misturas sólidas chamadas ligas metálicas: Por exemplo: o aço é uma liga o bronze é o latão é o ouro de 18 Liga Leve de ferro e uma liga de uma liga de quilates é carbono: o aço • Magnésio inoxidável é uma cobre e cobre e uma liga de e Alumínio liga de ferro e estanho; zinco; ouro e carbono com cobre. adição de cromo e níquel; 59
  • 60. Estrutura de Lewis - Regra Estrutura Previsão Moléculas Algoritmo de Lewis ligações 2º. passo 4º. Passo • Contar e- • Colocar • Casos valência • Desenhar ligações • Satisfazer complemen estrutura regra octeto tares 1º. passo 3º. passo 5º. Passo 60
  • 61. Estrutura de Lewis - Regra Exemplo 1: Difluoreto de Oxigênio – OF2 • Contar o número total de e- de valência na molécula/íon 1º. passo F – 2 x 7 e- = 14 20 elétrons de O – 1 x 6 e- = 6 valência Total ........ = 20 61
  • 62. Estrutura de Lewis - Regra Exemplo 1: Difluoreto de Oxigênio – OF2 • Desenhe a estrutura do “esqueleto” da molécula colocando no centro o átomo menos eletronegativo (átomo central) 2º. passo Átomo menos eletronegativo F O F 62
  • 63. Estrutura de Lewis - Regra Exemplo 1: Difluoreto de Oxigênio – OF2 • Coloque ligações simples entre todos os átomos conectando-os na estrutura desenhando linhas entre eles 3º. passo Pelo menos uma ligação F O F 63
  • 64. Estrutura de Lewis - Regra Exemplo 1: Difluoreto de Oxigênio – OF2 • Coloque os e- de valência restante (não contabilizados) nos átomos individuais até satisfazer a regra do octeto. 4º. passo Dica: comece Coloque e- pelos átomos como pares externos F O isolados Importante: verifique s cada átomo satisfaz a regra do F octeto se OK = estrutura final, se não etapa 5 64
  • 65. Estrutura de Lewis - Regra 2º. passo 4º. Passo • Contar e- • Colocar valência • Desenhar ligações • Satisfazer estrutura regra octeto 1º. passo 3º. passo 2- Exemplo 2: íon sulfato – SO4 2- O S – 1 x 6 e- = 6 O – 4 x 6 e- = 24 O S O Íon carga = 2 Total ........ = 32 32 – 8 e- ligantes = 24 e- não ligantes O 65
  • 66. Estrutura de Lewis - Regra Obs.: Em alguns casos, encontramos um ou mais átomos que têm menos que um octeto completo • Crie “ligações múltiplas” deslocando pares e- isolados para a posição de ligação para qualquer átomo que não tenha um octeto completo . 5º. passo Exemplo 3: PTFE (PoliTetraFluoroEtileno) – Teflon® - C2F4 66
  • 67. Estrutura de Lewis - Regra 2º. passo 4º. Passo • Contar e- • Colocar • Casos valência • Desenhar ligações • Satisfazer complemen estrutura regra octeto tares 1º. passo 3º. passo 5º. Passo Teflon® - C2F4 F F F – 4 x 7 = 28 e- C – 2 x 4 e- = 8 Total ........ = 36 F C C F 36 – 10 e- ligantes = 26 e- não ligantes 67
  • 68. Estrutura de Lewis - Regra Teflon® - C2F4 F F F F F C C F F C C F • Crie “ligações múltiplas” deslocando pares e- isolados para a posição de ligação para qualquer átomo que não tenha um octeto completo . 5º. passo 68
  • 69. Estrutura de Lewis CO2 C – 1 x 4 e- = 4 O – 2 x 6 e- = 12 Total ........ = 16 16 – 4 e- ligantes = 12 e- não ligantes 69
  • 70. Estrutura de Lewis CH2O C – 1 x 4 e- = 4 O – 1 x 6 e- = 6 H – 2 x 1 e- = 2 Total ........ = 12 12 – 6 e- ligantes = 6 e- não ligantes 70
  • 71. Estrutura de Lewis Se2F3 Se – 2 x 6 e- = 12 F – 3 x 7 e- = 21 Total ........ = 33 33 – 8 e- ligantes = 25 e- não ligantes 71
  • 72. Estrutura de Lewis Cl – 1 x 7 e- = 7 - F–4x7e - = 28 ClF4 ClF5 Íon carga = 1 36 – 8 e- ligantes = 28 e- não ligantes Total ........ = 36 42 – 10 e- ligantes = 32 e- não ligantes 72
  • 73. Ressonância Exemplo 4: Dióxido e enxofre – SO2 (poluente) O S O O S O S – 1 x 6 e- = 6 O – 2 x 6 e- = 12 O S O Total ........ = 18 18 – 4 e- ligantes = 12 e- não ligantes 73
  • 74. Ressonância Exemplo 4: SO2 - Qual é a estrutura “real”? O S O O S O A estrutura “real” corresponde a uma média das estruturas de Lewis: “híbrido de ressonância” ATENÇÃO: Não é uma mistura das estruturas 74
  • 75. Ressonância Exemplo 5: C6H6 - Benzeno H H C C H C C H H C C H H C C H H C C H C C H H 75
  • 76. Ressonância Exemplo 5: C6H6 - Benzeno H H C C H C C H H C C H H C C H H C C H C C H H Mais estável  tem menor energia e é menos reativa 76
  • 77. Estrutura de Lewis • Par isolado: elétrons do par não envolvidos na ligação • Par ligante: elétrons envolvidos na ligação • Regra do octeto: tendência de moléculas e íons poliatômicos de assumir estruturas onde cada átomo fica com 8 elétrons na camada de valência, atingindo a configuração de um gás nobre • Há exceções a esta regra, como veremos adiante 77
  • 78. Ligações Químicas Regra Octeto – Exceção Octeto incompleto Elementos do segundo período da tabela periódica podem ter um máximo de quatro ligações: possuem somente orbitais 2s e 2p • Regra do octeto é válida para os elementos acima. Exceções: alguns compostos de berílio e de boro. Exemplo: Boro: 6 elétrons de valência Trifluoreto de bório, BF3 78
  • 79. Ligações Químicas Regra Octeto – Exceção Camada de valência expandida Elementos do terceiro período, e além desse, têm orbitais d “vazios” que podem ser usados para ligação. Assim eles podem formar mais que quatro ligações covalentes. Exemplos: Pentacloreto de fósforo, PCl5(s) Hexafluoreto de enxofre, SF6(s) 79
  • 80. Ligações Químicas Regra Octeto – Exceção Radicais: moléculas com número ímpar de e−: • apresentam e− desemparelhados • altamente reativos : • ocorre nas chamas durante a queima de hidrocarbonetos combustíveis ● CH3 Elétron desenparelhado Radical metila 80
  • 82. Na Próxima Aula Veremos ... Química Geral e Exp Aula – Ligações Intermoleculares e Estrutura Molecular 82
  • 83. Conteúdo da Apresentação Conteúdo baseado no Livro Texto Click na imagem para visitar o site do livro BROWN, Theodore L - Química A Ciência Central (9ª. Edição) – Pearson – Cap. 08 – Conceitos Básicos de Ligação Química, 252
  • 84. Onde Estudar a Aula de Hoje Nos Livros • Brown, James E. HUMISTON, Gerard E. Química Geral - Vol.1. LTC, 2006. – Cap. 4 – Ligação Química Conceitos Gerais e Cap. 5 – Ligação Covalente e Estrutura Molecular • Química Geral Aplicada a Engenharia – Cap.7 – Ligação Química e Estrutura Molecular Na Internet • Aí Tem Química – PUC-RIO • http://web.ccead.puc-rio.br/condigital/portal/ 84
  • 85. Obrigado 85