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Tipos de Ligação Química

� Ligação iônica

� Ligação covalente

� Ligação metálica

Iônicas Covalentes Metálicas

Ligações químicas

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Representações de Lewis

Numa ligação química só intervêm os eletrons de valência, ou seja, os eletrons da camada mais externa do átomo. Para os representar utilizamos as representações de Lewis ou notação de Lewis.

Consistem no símbolo do elemento (que representa o núcleo mais as camadas internas, ou cerne do átomo) e um ponto (dot) por cada eletron de valência.

Exemplos:

metais alcalinos: Li ; Na oxigénio: O

carbono: C halogéneos: F

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Ligações Iônicas

Estruturas de Lewis de compostos iônicos

Ligações Iônicas

Interações eletrostáticas

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DEFINIÇÕES

Retículo Cristalino: conjunto de íons positivos e negativos, extremamente organizado, que apresenta um arranjo definido ao redor de cada íon, bem como uma distância constante que separa quaisquer íons vizinhos.

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Cela Unitária: conjunto mínimo de íons que deve corresponder à menor subdivisão possível do cristal, que ainda mantém as características tais como número de vizinhos e distância entre os mesmos.

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Equação de Born-Landé:U = ANZ+Z-e2 (1 - 1)

r nonde:A é a constante de Madelung ( somatório de todas as interações

geométricas presentes no retículo),N é o número de Avogadro de pares de íons por mol de retículo

cristalino,Z+ é a carga do íon positivo,Z- é a carga do íon negativo,e é a carga do elétron, r é a soma dos raios de cada um dos íons envolvidos no retículon é uma variável conhecida como expoente de Born (representa a

resistência que os íons oferecem quando são forçados a se aproximar mais intimamente uns dos outros e, desta forma, devem ser obtidos a partir de dados de compressibilidade)

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Ciclo de Born-Haber

Ciclos de Born-Haber e aplicação da Lei de Hess

∆HatmNa + ∆HatmCl + ∆H1a IE + ∆H1a EA + ∆Hrede = ∆Hformação

Rearranjando-se para encontrarmos a energia de rede:

∆Hrede = ∆Hformação - (∆HatmNa + ∆HatmCl + ∆H1a IE + ∆H1a EA)

Os ciclos de Born-Haber são usados para calcular paradeterminar valores das energias associadas às formaçõesdos compostos iônicos.

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enthalpy H

NaCl (s)

Na+ (g) + Cl- (g)

∆∆∆∆H latticeassociationNa (s) + ½ Cl2 (g)

∆∆∆∆H formation

∆∆∆∆H atomisation

Na (g) + ½ Cl2 (g)


Na (g) + Cl (g)

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

∆∆∆∆H first ionisation energy ∆∆∆∆H first electron affinity

∆HatmNa + ∆HatmCl + ∆H1st IE + ∆H1st EA + ∆Hlattice = ∆Hformation

Apply Hess’s Law:

Ciclos de Born-Haber e aplicação da Lei de Hess

Born-Haber Cycles

There are two routes from

enthalpy H

NaCl (s)

Na+ (g) + Cl- (g)

∆∆∆∆H latticeassociationNa (s) + ½ Cl2 (g)

∆∆∆∆H formation


Na (g) + ½ Cl2 (g)


Na (g) + Cl (g)

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

∆∆∆∆H first ionisation energy ∆∆∆∆H first electron affinity

elements to ionic compound

∆HatmNa + ∆HatmCl + ∆H1st IE + ∆H1st EA + ∆Hlattice = ∆Hformation

Apply Hess’s Law:

: applying Hess’s Law

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Urede/kJ.mol-1 Tfusão/°C__________________________LiCl 853 801LiF 1036 845MgO 3791 2800___________________________

Previsão de formação de compostos iônicos pelo ciclo de Born-Haber

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Urede/kJ.mol-1 Tfusão/°C__________________________LiCl 853 801LiF 1036 845MgO 3791 2800___________________________

Propriedades dos Compostos tipicamente Iônicos1) Os compostos iônicos são muito duros devido à resistência que os

íons oferecem ao se tentar movê-los de sua posição de equilíbrio. Porém, eles são quebradiços, pois quando se desloca uma camada em relação à adjacente, os íons de mesma carga repelem-se fortemente, rompendo o cristal.

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Propriedades dos Compostos tipicamente Iônicos1) Os compostos iônicos são muito duros devido à resistência que os

íons oferecem ao se tentar movê-los de sua posição de equilíbrio. Porém, eles são quebradiços, pois quando se desloca uma camada em relação à adjacente, os íons de mesma carga repelem-se fortemente, rompendo o cristal.

2) Os compostos iônicos são, em geral, maus condutores de eletricidade no estado sólido, pois os íons estão restritos às suas posições de equilíbrio na rede cristalina e não podem deslocar-se. Por outro lado, os compostos iônicos fundidos ou em solução podem conduzir eletricidade.

3) As fortes interações multidirecionais, aliadas àestrutura rígida do retículo cristalino, fazem com que os compostos iônicos necessitem de uma grande quantidade de calor para desorganizar todo este arranjo. Assim sendo, os pontos de fusão e ebulição dos compostos iônicos são elevados.

Propriedades dos Compostos tipicamente Iônicos

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4) Os compostos iônicos são solúveis em solventes polares que apresentam alta permissividade ou constante dielétrica.

No processo de dissolução de uma espécie em determinado solvente, estamos separando os íons uns dos outros e assim temos que interpretar este fenômeno a partir da energia de atração entre estas espécies:

εo é a resistência que o meio oferece à união dos dois íons. Assim, quanto maior for a constante dielétrica do meio mais dificilmente os íons tenderão a ficar unidos, menor será a atração entre os mesmos e maior será a interação com o solvente.

r

eZZE

oπε4

2−+

−=

Propriedades dos Compostos tipicamente Iônicos

DEFEITOS EM SÓLIDOS IÔNICOS

•Ao estudar os materiais cristalinos, tem-se admitido que existe uma perfeita ordem em escala atômica

•Contudo esse tipo de sólido idealizado não existe, todos os materiais contém grandes números de uma variedade de defeitos e imperfeições

•As propriedades de alguns materiais são profundamente influenciadas pela presença de imperfeição no sólido cristalino

•Por “defeito cristalino” é designada uma irregularidade na rede cristalina

•O tipo e o número de defeitos dependem do material, do meio ambiente, e das circunstâncias sob as quais o cristal é processado

•Mesmo sendo poucos eles influenciam muito nas propriedades dos materiais e nem sempre de forma negativa

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Classificação dos defeitos

DEFEITOS PONTUAIS

• Lacunas ou vacâncias ou vazios

• Átomos Intersticiais

• Schottky

• Frenkel

• Impurezas

Ocorrem em sólidos iônicos, ou seja materiais cerâmicos

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FRENKEL

• Envolve um par composto por uma lacuna de cátion e um cátion intersticial

• Pode ser considerado como sendo formado por um cátion que deixa sua posição normal e se move para o interior de um sítio intersticial

• Não existe alteração da carga, pois o cátion mantem a mesma carga positiva como um átomo intersticial (Defeito estequiométrico).

DEFEITOS PONTUAIS

SCHOTTKY• Consiste em um par que é composto por

uma lacuna de cátion e uma lacuna de ânion

• Pode ser considerado como sendo formado pela remoção de um cátion e um ânion do interior do cristal, seguido pela colocação de ambos os íons em uma superfície externa

• Uma vez que tanto os cátions como os ânions possuem a mesma carga, e que para cada lacuna de ânion existe uma lacuna de cátion, a neutralidade do cristal é mantida (Defeito estequiométrico).

DEFEITOS PONTUAIS

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VACÂNCIAS OU VAZIOS

• Envolve a falta de um

átomo

• São formados durante a solidificação do cristalou como resultado das

vibrações atômicas (os

átomos deslocam-se de suas posições normais).

• O número de vacâncias

aumenta com o aumento

da temperatura.

INTERSTICIAIS

Átomo intersticial pequenoÁtomo intersticial grande

Gera maior distorção na rede

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Defeitos não-estequiométricos

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