Ligações Químicas
Por que os átomos formam ligações químicas?
Distância de equilíbrio
Comprimento da ligação H-H
ro = 74 pm
distância internuclear
molécula H2
Etot = EH2
Uma ligação química entre dois
átomos é formada se o sistema
resultante é mais estável (tem
uma energia mais baixa) que
aquele com os dois átomos
separados.
Classificação das ligações químicas
Uma ligação pode ser dos seguintes tipos:
• Através de uma transferência completa de um ou mais
elétrons: ligação iônica
• Se dois átomos compartilham 2 elétrons
(cada átomo contribui com um): ligação covalente
• Se dois átomos compartilham 2 elétrons
(um contribui com 2 e outro com 0):
ligação covalente coordenada
• Se todos os átomos compartilham os elétrons entre
eles: ligação metálica
As ligações químicas e a Estrutura eletrônica dos átomos
1. As ligações químicas são devidas às configurações dos elétrons de
valência dos átomos.
2. A estrutura eletrônica de um átomo é dada por sua posição na tabela
periódica.
Pode-se prever o tipo de ligações químicas formada por um átomo através da
sua posição na tabela periódica.
NaF
MgO
O2
CO2
As diferenças de eletronegatividade
A capacidade relativa dos átomos de atrair os elétrons de uma
ligação química é chamada de eletronegatividade.
atração relativa de cada átomo
O átomo B tem
maior
eletronegatividade
Eletronegatividade (EN)
Eletronegatividade é a capacidade que um átomo tem, de atrair
elétrons de outro átomo quando os dois formam uma ligação química.
Podemos dizer que a eletronegatividade depende de dois fatores:
• Tamanho do átomo: quanto menor é o átomo, maior é sua capacidade de
atrair elétrons, já que a distância destes ao núcleo é menor.
• O segundo fator se deve à tendência que os átomos possuem de se
tornarem mais estáveis quando completam oito elétrons na última camada.
• Elementos com elevada afinidade eletrônica (facilidade em receber
elétrons) e elevada energia de ionização (dificuldade em doar elétrons) são
elementos muito eletronegativos. Ex.: Cl, F, Br, etc.
Quais elementos têm elevada
afinidade eletrônica (facilidade em
receber elétrons) e elevada energia
de ionização?
O Flúor é o elemento
mais eletronegativo!
Para medir o quanto um átomo é mais ou menos eletronegativo que outro,
foi proposta por Robert Mulliken, uma escala que atribui o valor 4,0 para o
átomo de maior eletronegatividade, que é o de Flúor. Os valores para os
outros átomos são então determinados por comparação.
χ= ½ (I +E a)
Onde χ = eletronegatividade
I = energia de ionização
Ea = afinidade eletrônica
Fronteira entre ligação iônica e covalente
A diferença entre a eletronegatividade (∆EN) de dois átomos indica se a ligação
química formada tem caráter mais iônico ou covalente.
∆EN
Covalente polar
Covalente
apolar
iônica
Exemplo: 1) C tem eletronegatividade de 2,6 e O 3,4. A diferença é 0,8
unidades para C – O.
2) Ca 1,3 e O 3,4. Então a ligação Ca – O tem eletronegatividade de
2,1 unidades.
As diferenças de eletronegatividade (EN)
Considere dois átomos A e B, com três possibilidades diferentes:
• 1o caso:
um dos átomos tem uma grande tendência de doar elétrons e outro uma
grande tendência de aceitá-los, l∆
∆ENABl >> 0
⇒
‘ligação iônica’
Ex.: NaCl, CaO
• 2o caso:
os dois átomos tendem a aceitar elétrons (ENs altas e comparáveis)
⇒ eles compartilham dois elétrons ‘ligação covalente’
l∆
∆ENABl ≅ 0 (ligação covalente não polar);
Ex.: Cl2, O2
l∆
∆ENABl > 0 (ligação covalente polar) monóxido de carbono, CO
• 3o caso:
os dois átomos tendem a doar elétrons (têm EN baixa)
⇒ vários átomos doam seus elétrons de valência formando um mar de
elétrons que são compartilhados por todos os átomos
l∆
∆ENABl ≅ 0 (e EN baixas) ‘ligação metálica’
Ex: cubre metálico
Exercício
1) Que tipo de ligação química ocorre entre dois átomos de cloro?
A) iônica
B) covalente
C) metálica
2) Que tipo de ligação é formada se um átomo de iodo e um átomo de potássio
se encontram?
A) iônica
B) covalente
C) metálica
3) Que tipo de ligação química é presente entre dois átomos de O?
A) covalente
B) iônica
C) metálica
Configurações eletrônicas dos íons
Os átomos perdem ou ganham elétrons até completar o octento,
adquirindo uma configuração eletrônica mais estável.
6
N3Ânion
Configurações eletrônicas dos íons
Exemplo: Fe (III)
Fe: [Ar]3d6 4s2
Fe (III): [Ar]3d5
Exemplo: Cu (I) e Cu(II)
A ligação iônica: transferência completa de elétrons
∆ENAB >>0 (entre metais e não-metais)
Reação de alumínio (∆EN = 1,5) com bromo (EN = 2,8)
(∆EN = 1,3):
2Al + 3Br2 → 2Al3+Br-3
cristais iônicos
NaCl
MgAl2O4
Cu2CO3(OH)2
Cristalogênese
MnCO3
CaF2
Al2O3 + Cr
Retículos Cristalinos
Um sólido cristalino é constituído pela repetição
periódica (3 D) de uma estrutura atômica, iônica ou
molecular, chamada de célula unitária.
A periodicidade da estrutura de um cristal é representada
por um conjunto de pontos dipostos regularmente.
Este conjunto se chama retículo cristalino.
Tipos de células unitárias
primitiva (P)
centrada (I)
face centrada (F,C)
Os 14 retículos cristalinos de Bravais
cúbico
tetragonal
ortorrômbico
romboédrico
monoclínico
triclínico
Propriedades dos compostos iônicos
- interações atrativas com
água (hidrófilos)
+
Os íons de cargas opostas têm forte atração
colômbica, gerando sólidos iônicos de alta
temperatura de fusão e frágeis.
Quando golpeamos um sólido iônico, íons de
mesma carga entram em contato e se repelem,
quebrando o cristal.
- em solução: conduz
eletricidade