aula ligações quimicas 11062014

Ligações QuímicasLigações Químicas

2) T = 1 sTemp = 1010 ºCPrótons e Nêutrons

1) T = 0 sTemp = 1032 ºCPartículas subatômicas

3) T = 15 sTemp = 1010 ºCNúcleos de Hélio

4) T = 3 min e 15 sTemp = 1010 ºCNúcleos de Deutério

5) T = 400 000 anosTemp = 3 700 ºCPrimeiros átomos

6) T = 2 bilhões anosTemp = - 253º CPrimeiras Estrelas

7) T = 5 bilhões anosTemp = - 293º CPrimeiras Galáxias

8) T = 15 bilhões anosTemp = - 270,3º CVida na Terra

Ligações QuímicasLigações QuímicasInterações entre os átomos

HH

HH

HHNN

NHNH33

Objetivo:

Adquirir Estabilidade

HH

HHOO

HH22OO

HH

HH HHCC

CHCH44

HH

NOTA:NOTA:

Ligações Químicas são interações entre os átomos com o objetivo de adquirir estabilidade.

Interações Eletrostáticas

Ligações QuímicasPode ser definida como uma força resultante das interações eletrostáticas de elétrons (carga negativa) e núcleos (carga positiva) de dois átomos.

+ +

--

Atração

Repulsão

Repulsão

-

Interações Eletrostáticas

NOTA: As interações, tanto as atrações entre cargas opostas

quanto as repulsões entre cargas iguais, são sempre mais intensas

quando as cargas são maiores e as distâncias entre elas são menores.

Força eletrostática α q1 x q2 F. el. α 1/ d

F2(g) F(g) + F(g) F2(g)

FFFF

FFFF

FFFF

FFFF

FF FFFF

FF FF

FF

FF FF

FFFF

FFFF

FFFF

gás flúor (F2)

feixe intenso de luz

átomos de flúor isolados

Subsistem durante uma pequena fração de segundos, pois começam a colidir e se re-combinar

moléculas de F2, mais estáveis :

http://www.kernellstudios.com.ar/weblog/img/fotos/vela.jpg

NOTA: Por que as ligações químicas se formam?Quando átomos estabelecem uma ligação química, ocorre liberação de energia e um

consequente aumento de estabilidade

ΔE ?

NOTA:Por que as ligações químicas se formam?

Os átomos sempre se ligam para adquirir uma maior estabilidade (menor energia). Em geral, essa estabilidade é adquirida:com a transferência total (ligação iônica) o ou com compartilhamento (ligação covalente) dos elétrons da camada de valência

Camada Eletrônicas

ou Níveis de Energia

Camada de Valência

Gilbert Newton Lewis foi um garoto precoce. Aprendeu a ler em casa, freqüentou uma escola pública dos 9 aos 14 anos e, a seguir, in-gressou na Univ. de Nebraska. Aos 17 anos foi

para a Univ. de Harvard e aos 24 já concluía o doutorado. Dono de um espírito criativo e ousado, não se conformava com os conceitos preestabe-lecidos. Prof. que incentivava o debate e apresen-tava problemas instigantes, que desenv. o espírito critico. Lewis é considerado como o grande resp. pelo avanço da Química nos EUA.

Estrutura de LewisEstrutura de Lewis

H H H F O O N N C HH

HH

HH FH OO N N C H

H

H

H

CH4H2 HF O2 N2

KK LL MM NN OO PP

22HeHe 22

1010NeNe 22 88

1818ArAr 22 88 88

3636KrKr 22 88 1818 88

5454XeXe 22 88 1818 1818 88

8686RnRn 22 88 1818 3232 1818 88

Gases Nobres

NOTA: Gases Nobres

Possuem a camada de valência especialmente estável que é

responsável pelas características diferenciadas dos demais elementos: são átomos livres no estado gasoso,

quimicamente inertes e ...

• apresentam alta Energia de

Ionização (?)

• baixa Afinidade Eletrônica (?)

Regra do octetoRegra do octetoProposta em 1916 por Kossel, Langmur e Lewis, dizia que todos os átomos têm tendência a aumentar a sua estabilida-de se adquirirem configuração eletrôni-ca de gás nobre, ou seja, oito elétrons na camada de valência.

Essa configuração estável pode ser obtida através da transferência ou do compartilhamento de elétrons de um átomo para o outro através das ligações químicas.

A regra do octeto é bastante útil como regra prática e com ela é possível expli-car a maioria das ligações químicas ou

até mesmo fazer previsões sobre a estequiometria da maioria dos

compostos. A regra aplica-se melhor para os

elementos representativosMas não considera a variação da

energia no processo de formação da ligação

A)Íons de metal de transição - Os metais de transição formam numerosos compostos nos quais eles apresentam valências variáveis e que nem sempre obedecem à regra do octeto. B)Compostos de Gases Nobres - sabe-se hoje que é possível combinar quimi-camente os gases nobres: compostos com xenônio (XeF2, XeF4, XeO3, XeO4, Na4XeO6.8H2O) e com kriptônio (KrCl2).

Exceções à regra do octeto

Como estão distribuidos os elétrons nas camadas dos

átomos de sódio (Na) e de cloro

(Cl)?

O que esperar da estabilidade destes átomos?

95,0Na (I)ValorÍon

154,0190,0180,0

RaioCovalente

Raio Atômico

Calculado

Raio Atômico Empírico

Sódio (Na) - Raio Neutro (pm)

1 pm = 10-12metros

pm=picômetro

Fator de conversão:

Raio Iônico (pm)

181,0Cl (-I)26,0Cl (VII)49,0Cl (I)ValorÍon

Raio Iônico (pm)

99,079,0100,0

RaioCovalente

Raio Atômico

Calculado

Raio Atômico Empírico

Cloro (Cl) - Raio Neutro (pm)

Frasco contendo o gás cloro (Cl2).

Na(g) + Cl(g) Na+Cl-(g)

Linus Carl Pauling (1901-1994) foi um brilhante químico e também um

pacifista. Suas contribuições para a Química foram

inúmeras, dentre as quais podemos destacar:

os trabalhos teóricos sobre as ligações químicas, a elucidação da geometria molecular das proteínas e a elaboração do conceito de ELETRONEGATIVIDADE.

(carga nuclear, q+)

Eletronegatividade α

(tamanho do átomo, r)

Quais as tendências de variação da

eletronegatividade na Tabela Periódica?

Eletronegatividade:Uma propriedade periódica

Ac1,11,7

88Ra0,9

87Fr0,7

86Rn---

85At2,2

84Po2,0

83Bi1,9

82Pb1,9

81Tl1,8

80Hg1,9

79Au2,4

78Pt2,2

77Ir

2,2

76Os2,2

75Re1,9

74W1,7

73Ta1,5

72Hf1,3

La1,1 1,3

56Ba0,9

55Cs0,7

54Xe---

53I

2,5

52Te2,1

51Sb1,9

50Sn1,8

49In1,7

48Cd1,7

47Ag1,9

46Pd2,2

45Rh2,2

44Ru2,2

43Tc1,9

42Mo1,8

41Nb1,6

40Zr1,4

39Y

1,2

38Sr1,0

37Rb0,8

36Kr---

35Br2,8

34Se2,4

33As2,0

32Ge1,8

31Ga1,6

30Zn1,6

29Cu1,9

28Ni1,9

27Co1,9

26Fe1,8

25Mn1,5

24Cr1,6

23V

1,6

22Ti1,5

21Sc1,3

20Ca1,0

19K

0,8

18Ar---

17Cl3,0

16S

2,5

15P

2,1

14Si1,8

13Al1,5

12Mg1,2

11Na0,9

10Ne---

9F

4,0

8O

3,5

7N

3,0

6C

2,5

5B

2,0

4Be1,5

3Li1,0

2He---

1H

2,1

3Li

1,0

4Be1,5

5B

2,0

6C

2,5

7N

3,0

8O

3,5

9F

4,0

10Ne---

11Na0,9

12Mg1,2

13Al1,5

14Si1,8

15P

2,1

16S

2,5

17Cl3,0

18Ar---

19K

0,8

20Ca1,0

31Ga1,6

32Ge1,8

33As2,0

34Se2,4

35Br2,8

36Kr---

37Rb0,8

38Sr1,0

49In

1,7

50Sn1,8

51Sb1,9

52Te2,1

53I

2,5

54Xe---

A configuração estável pode ser obtida através da:

• transferência ou do

• compartilhamento de elétrons de um átomo para o outro através das ligações químicas.

+ -

tran

sfer

ênci

a

Elétrons Compartilhados

com

part

ilham

ent

o

Ligações Químicas

• Ligação Iônica• Ligação Covalente (Molecular)• Ligação Metálica

Na ligação iônica as forças eletrostáti-cas atraem as partículas com cargas elétricas opostas. A ligação iônica é for-mada pela transferência de um mais elé-trons, de um átomo para o outro, produ-zindo ÍONS. Formação de íons:

Para ser energeticamente favorável, é necessário que a E.I. do átomo doador

de elétron seja baixa e que a A.E. do átomo receptor de elétron seja elevada.

Ligação Iônica

Cátion: M(g) M+(g) + e-

Ânion: X(g) + e- X-(g)

M(g) + X(g) M+(g) + X-

(g)

M+(g) + X-

(g) M+X-(g)

PAR IÔNICOPAR IÔNICOMM++XX--

MgCl2

NaCl

Exercício

Através da estrutura de Lewis represente a ligação existente em:

CaF2

AlCl3

Ligação Covalente•ocorre quando os átomos

envolvidos têm a mesma tendência de ganhar elétrons, ou seja, quando a eletronegatividade dos átomos envolvidos é alta e a diferença entre elas é pequena.

•De um modo geral, quando a EN > 2 a ligação é iônica e quando EN < 2 a ligação é covalente:

LiF E.N. = 4,0 – 1,0 = 3,0 (iônica)NaCl E.N. = 3,0 – 0,9 = 2,1 (iônica)H2 E.N. = 2,1 - 2,1 = 0 (covalente)

N2 E.N. = 3,0 – 3,0 = 0 (covalente)

HF E.N. = 4,0 – 2,1 = 1,9 (covalente)HCl E.N. = 3,0 - 2,1 = 0,9 (covalente)


Liga

ção

cova

lent

e

Cl2

HCl


Liga

ção

cova

lent

e

Cl2

HCl

Apolar

Polar

57

Covalente Apolar

Cl2

Cl

Clpressão

Cl Cl

Cl ClCl Cl

58

Covalente PolarHCl

•As moléculas eletricamente neutras podem possuir um dipolo elétrico permanente.

61

Covalente IônicaPolar

Na+Cl-

A MOLÉCULA DE ÁGUA

A água, substância covalente de fórmula química H2O, compõe-se de dois átomos de hidrogênio e um de oxigênio (ametal).

HH

HH

OO

HH22OO

Como estão distribuídos os

elétrons nas camadas do átomos de

oxigênio (O) e de hidrogênio (H)?

O átomo de oxigênio é mais

eletronegativo que os de hidrogênio, assim:

A MOLÉCULA DE ÁGUA

O

H H104º 27’

ESTADOS FÍSICOS DA ÁGUAP ode ser

encontrada sob várias formas como: nuvens, oceanos e geleiras.

Na verdade a água não deveria ser líquida, e sim gasosa, à temperatura ambiente porque, se não fossem as pontes de hidrogênio, a sua temperatura de ebulição seria aproximadamente de – 80°C.

PONTOS DE FUSÃO E EBULUÇÃO

Ponto de fusão normal: Para a água PF = 0°C.

Ponto de ebulição normal:

Para a água PE = 100°C.

Estrutura da água

SOLUBILIDADE NA ÁGUA

Quando um sal se dissolve, ele dissocia-se, e os íons que o constituem passam a existir na solução formada.

NaCl(s) + H2O(l) Na+(aq) + Cl-(aq)


A propriedade solubilidade permite, por exemplo, que a água transporte nutrientes dissolvidos através de organismos vivos e retire os resíduos dos mesmos tecidos, servindo como agente de limpeza.

PROPRIEDADES ANÔMALAS DA ÁGUA A água aumenta sua

densidade progressivamente, de maneira inversa à temperatura, atingindo a máxima (1 g/mL) a 4°C.

Abaixo de 4°C a densidade passa a diminuir com o abaixamento da temperatura.

Estrutura do gelo

PROPRIEDADES ANÔMALAS DA ÁGUA

Por essa razão é que o gelo flutua na água, fazendo com que exista vida aquática sob a camada de gelo de um lago, por exemplo.

A água se expande ao se solidificar, pois a estrutura do gelo é uma forma hexagonal mais aberta, fazendo por exemplo, com que uma garrafa de água no congelador estoure.


A superfície da água se comporta como uma película tensa e elástica, apenas deformada nos pontos onde se apoiam as patas do inseto.

A tensão superficial é devida às forças de atração que as moléculas internas do líquido exercem junto às da superfície.


As moléculas situadas no interior de um líquido são atraídas em todas as direções pelas moléculas vizinhas e, por isso, a resultante das forças que atuam sobre cada molécula é praticamente nula.

Na superfície, entretanto, sofrem apenas atração lateral e inferior. Esta força cria a tensão na superfície, que faz a mesma comportar-se como uma película elástica.


A água é má condutora do calor e necessita de muitas calorias para aquecer-se (possui calor específico muito grande). Também para fundir-se e para vaporizar-se retira grande quantidade de calor das fontes. Esses fatos fazem com que a água funcione como niveladora térmica do meio físico.


O calor específico de uma substancia:

quantidade de calor que precisa ser absorvida por 1 g da substância para aumentar sua temperatura em 1 ºC.

A água tem elevado calor especifico porque, em relação a outras substâncias, pode absorver ou ceder grandes quantidades de calor com pequena alteração de temperatura.

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