Aula 4: Conceitos básicos de
ligações químicas
Alan Garcia C. da Silva
Feira de Santana – BA
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
diretamente atribuída ao tipo de ligação química
que é encontrada no grafite e não no diamante.
DIAMANTE
GRAFITA
Afinidade química entre os materiais.
Amianto crisotila:
Silicato hidratado de
magnésio
(3MgOSiO2H2O)
CONCEITOS FUNDAMENTAIS
• Ligação química: é a força atrativa que
mantém dois ou mais átomos unidos.
• Ligação
covalente:
resulta
do
compartilhamento de elétrons entre dois
átomos. Normalmente encontrada entre
elementos não-metálicos.
• Ligação iônica: resulta da transferência de
elétrons de um metal para um não-metal.
• Ligação metálica: é a força atrativa que
mantém metais puros unidos.
Forças e distância de Ligações
A distância entre 2 átomos é determinada pelo
balanço das forças atrativas e repulsivas
Quanto mais próximos os átomos, maior a força
atrativa entre eles, maior ainda são as forças
repulsivas devido a sobreposição das camadas
mais internas
Quando a soma das forças atrativas e repulsivas
é zero, os átomos estão na chamada distância de
equilíbrio.
A inclinação da curva no
ponto de equilíbrio dá a
força necessária para
separar os átomos sem
promover a quebra da
ligação.
Os materiais que apresentam uma inclinação
grande são considerados materiais rígidos.
Ao contrário, materiais que apresentam uma
inclinação mais tênue são bastante flexíveis
Força de Ligações e Rigidez
Lei de Hooke
F = k .Δl
Está relacionado diretamente com as forças das
ligações interatômicas
Comportamento dos metais quando
submetidos a resistência à tração.
Raios atômicos e iônicos
A distância de equilíbrio entre os centros de dois
átomos vizinhos pode ser considerada como a soma
de seus raios (comprimento de ligação)
Fatores que podem alterar a distância entre os
centros dos átomos:
(a) Temperatura
(b) Valência iônica
(c) Número de átomos adjacentes
(a) Temperatura
O aumento na energia, aumentará a distância
interatômica.  A maioria dos materiais tendem
a se expandir quando aquecidos
(b) Valência iônica
Átomos
Fe
Fe +2
Fe+3
Raio
0,124nm
0,074nm
0,064nm
(c) Números de átomos subjacentes
Quanto maior o números de átomos adjacentes,
maior a repulsão eletrônica provenientes dos
átomos vizinhos, e consequentemente, maiores as
distâncias interatômicas.
N. de átomos
subjacente ao Fe
8
12
Raio (nm)
0,1241
0,127
Símbolos de Lewis
Para um entendimento através de figuras sobre a
localização dos elétrons em um átomo,
representamos os elétrons como pontos ao redor
do símbolo do elemento.
O número de elétrons disponíveis para a ligação é
indicado por pontos desemparelhados.
Esses símbolos são chamados símbolos de Lewis.
Geralmente colocamos os elétrons nos quatro
lados de um quadrado ao redor do símbolo do
elemento.
Símbolos de Lewis
A regra do octeto
Todos os gases nobres, com exceção do He,
têm uma configuração s2p6.
A regra do octeto: os átomos tendem a ganhar,
perder ou compartilhar elétrons até que eles
estejam rodeados por 8 elétrons de valência (4
pares de elétrons).
Cuidado: existem várias exceções à regra do
octeto.
A regra do octeto
Ligações Químicas
A ligação química é formada pela interação dos
elétrons de valência através de um dos seguintes
mecanismos:
-Ganho de elétrons
-Perda de elétrons
-Compartilhamento de elétrons
Tipos de Ligações
Ligações primárias ou interatômicas
 Iônica
Polares
Covalente
Metálica
Apolares
Ligações secundárias ou intermoleculares
Forças Van Der Waals
Dipolo-Dipolo
Ligações de hidrogênio
Ligação Iônica
Os elétrons de valência são transferidos entre
átomos produzindo íons
Forma-se com átomos de diferentes
eletronegatividades (um alta e outro baixa)
Ligação Iônica
Ligação Iônica
A ligação é forte = 150-300 Kcal/mol (por
isso o PF dos materiais com esse tipo de ligação
é geralmente alto)
Ligação Iônica
A ligação predominante nos materiais
cerâmicos é iônica  São duros e quebradiços
Isto deve-se à resistência oferecida pelos íons
em suas posições de equilíbrio
Ligação Iônica
 São geralmente solúveis em solventes
polares, cuja constante dielétrica é elevada.
Ligação Iônica
Ligação Iônica
As forças atrativas eletrostáticas entre os átomos
é não-direcional os átomos num material iônico
arranjam-se de forma que todos os íons positivos
têm como vizinho mais próximo íons negativos,
sendo as forças atrativas igual em todas as
direções.
A magnitude da força obedece a Lei de Coulomb
Ligação Iônica
Ligação Iônica
Ligação Iônica
Energias envolvidas na
formação da ligação iônica
A formação de Na+(g) e Cl-(g) a partir de Na(g)
e Cl(g) é endotérmica.
A reação NaCl(s) Na+(g) + Cl-(g) é
endotérmica ( H = +788 kJ/mol).
A formação de uma rede cristalina a partir dos
íons na fase gasosa é exotérmica:
Na+(g) + Cl-(g) NaCl(s) H = -788 kJ/mol
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:
El
Q1Q2
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.
Energias envolvidas na
formação da ligação iônica
A energia de rede aumenta à medida que:
As cargas nos íons aumentam
A distância entre os íons diminui
El
Q1Q2
d
Configurações eletrônicas de
íons dos elementos representativos
Esses são derivados da configuração eletrônica
dos elementos com o número necessário de
elétrons adicionados ou removidos do orbital
mais acessível.
As configurações eletrônicas podem prever a
formação de íon estável:
Mg: [Ne]3s2
Mg+: [Ne]3s1
não estável
Mg2+: [Ne]
estável
Cl: [Ne]3s23p5
Cl-: [Ne]3s23p6 = [Ar]
estável
Ligação Covalente
Ligação Covalente
Os elétrons de valência são compartilhados
Forma-se
com
eletronegatividade
átomos
de
alta
A ligação covalente é direcional e forma ângulos
bem definidos (apresenta um certo grau de ligação
iônica)
Por exemplo: H + H
H2 tem elétrons em uma
linha conectando os dois núcleos de H.
Ligação Covalente
Ligação Covalente
Ligação Covalente
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
Considerações sobre ligações
iônicas e covalentes
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.
Considerações sobre ligações
iônicas e covalentes
Quanto maior a diferença
nas eletronegatividades mais
iônica é a ligação
Quanto menor a diferença
nas eletronegatividades mais
covalente é a ligação