ligações químicas e arranjos atômicos
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LIGAÇÕES QUÍMICAS
Arranjos AtômicosProfessora Ana Cristina Félix V. Dias
INTRODUÇÃO As ligações químicas tem forte influência
sobre diversas propriedades dos materiais;
Os elétrons de valência (do último nível) são os que participam das ligações químicas;
Os átomos buscam a configuração mais estável dos gases nobres (com 2 ou 8 elétrons)
Dependendo da energia envolvida na ligação elas podem ser divididas em
Fortes Fracas
TIPOS DE LIGAÇÕES Ligações fortes (intramoleculares)
Iônicas Covalentes Metálicas Ligações fracas (intermoleculares) Van der waals
Ligações dipolo-dipoloPontes de hidrogênio
REPRESENTAÇÃO ESQUEMÁTICA DOS ESTADOS DE ENERGIA PREENCHIDOS
PARA UM ÁTOMO DE SÓDIO
Nuvem eletrônica
(a) A dependência líquida das forças repulsiva, atrativa e líquida na separação interatômica para dois átomos isolados.
(b) A dependência líquida das energias potenciais repulsivas, atrativas na separação de dois átomos isolados.
LIGAÇÃO IÔNICAElétron capturado
Atração eletrostática
Aproximação dos íons.
REPRESENTAÇÃO ESQUEMÁTICA DA LIGAÇÃO IÔNICA PARA O NΑCL
Resulta da atração mútua entre íons positivos e negativos
REPRESENTAÇÃO ESQUEMÁTICA DA LIGAÇÃO COVALENTE EM UMA MOLÉCULA DE METANO.
Os átomos atingem a configuração estável compartilhando elétrons com um átomo adjacente
A LIGAÇÃO COVALENTE É DIRECIONAL, OU SEJA MANTÉM UM
ÂNGULO ENTRE AS LIGAÇÕES
UNIÃO DE DOIS ÁTOMOS DE SÓDIO POR MEIO DA LIGAÇÃO METÁLICA
ILUSTRAÇÃO ESQUEMÁTICA DA LIGAÇÃO METÁLICA
Estrutura formada por íons positivos e elétrons livres de valência que formam uma “nuvem eletrônica” que circula livremente entre os íons positivos
PROPRIEDADES ASSOCIADAS AS LIGAÇÕES METÁLICAS
Alta condutividade elétrica e térmica: os elétrons podem se mover em presença de uma f.e.m. (força eletromagnética) ou de um gradiente de temperatura.
Permitem grande deformação plástica pois as ligações são móveis ou seja não são rígidas como as iônicas e as covalentes.
Possuem o brilho metálico, como os elétrons são muito móveis trocam de nível energético com facilidade emitindo fótons.
São sempre opacos: pela mesma razão acima mas nesse caso absorvendo a luz incidente.
REPRESENTAÇÃO ESQUEMÁTICA DE UMA MOLÉCULA POLAR
Dipolos elétricos ocorrem quando os centros das cargas positivas não coincidem com o centro das cargas negativas em uma molécula.
ILUSTRAÇÃO ESQUEMÁTICA DA LIGAÇÃO DE VAN DER WAALS
São ligações secundárias fracas que estão relacionadas a atração de dipolos elétricos
REPRESENTAÇÃO ESQUEMÁTICA DA LIGAÇÃO DE VAN DER WAALS PARA O ÁCIDO FLUORÍDRICO
LIGAÇÕES POR DIPOLOS INDUZIDOS
EXPANSÃO DA ÁGUA NO ESTADO SÓLIDO
LIGAÇÕES QUÍMICAS EM RELAÇÃO AOS TIPOS DE MATERIAIS
INFLUÊNCIA DA ENERGIA DA LIGAÇÃO EM ALGUMAS PROPRIEDADES DOS MATERIAIS Quanto maior a energia envolvida na ligação
química há uma tendência de: Maior ser o ponto de fusão do composto; Maior a resistência mecânica; Maior a dureza; Maior o módulo de elasticidade; Maior a estabilidade química; Menor a dilatação térmica.
Energias de Ligação e Temperaturas de Fusão para várias substâncias
QUADRO COMPARATIVO DOS TIPOS DE LIGAÇÃO INTRAMOLECULAR
Ligação metálica Ligação Iônica Ligação Covalente
Polar ApolarPartículas formadoras
Átomos e cátions Íons Moléculas Moléculas
Atração entre as partículas
Pelos elétrons livres Eletrostática Dipolo-dipolo ou de hidrogênio
Van der Waals (London)
Estado físico Sólidos (exceção comum, mercúrio)
Sólido Líquido (ou sólido quanto tem
moléculas grandes
Gasosos (ou líquidos quando tem moléculas
grandes
p.f. e p. e. Em geral, altos Em geral, altos Baixos Muito baixos
Condutividade elétrica
Alta (no estado sólido e líquido), sem alteração da substância
Alta (fundidos ou em solução), com decomposição de
substância (eletrólise)
Praticamente nula quando pura. Ou
condutora em soluções apropriadas
Nula
Dureza Dura, porém maleável e dúctil
Dura, porem quebradiça
- -
Solubilidade em solventes comuns
Insolúvel Em geral, solúvel em solventes
polares
Em geral, solúvel em solventes polares
Em geral, solúvel em solventes
apolares
COMPARAÇÃO DAS INTERAÇÕES INTERMOLECULARES
NÃO NÃO SIM NÃO
Interação molecular ou iônica
Somente forças de London (dipolos
induzidos)
Ligações iônicas.
Ex.: NaCl.
Íons estão envolvidos?
Hidrogênio fazendo ligação com N, O ou F?
Forças dipolo-dipolo.
Ex.: H2 SCH3 Cl
Ligação de Hidrogênio.
Ex.: H2O sólido e
líquido; HF e NH3
Forças íons-dipolo
Ex.: KBr na H2 O
Moléculas polares estão
envolvidas?
Moléculas polares e
íons presentes?
SIM
SIM
SIMNÃO
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