Ciências da Natureza e suas Tecnologias - Química Ensino Médio, 1ª Série Ligação iônica Seus átomos se unem por ligações covalentes! Seus átomos se unem por ligações metálicas! O açúcar utilizado em casa é a sacarose (C12H22O11) O troféu de campeão da Copa do Mundo FIFA é feita com ouro (Au)! Seus átomos se unem por ligações covalentes! Seus átomos se unem por ligações iônicas! A água oxigenada comercial é peróxido de hidrogênio (H2O2) aquoso. O sal de cozinha é o cloreto de sódio (NaCl). Imagens: (a)Editor at Large/ Creative Commons Attribution-Share Alike 2.5 Generic; (b) Roberto/Creative Commons-Atribuição-Partilha nos Mesmos Termos 3.0 Não Adaptada(c) Alex Khimich / Public Domain; (d) Ondřej Mangl/Public Domain QUÍMICA, 1º Ano do Ensino Médio Ligações Iônicas Os letreiros luminosos são Seus átomos se unem preenchidos com gás neônio por ligações iônicas! (Ne). O rubi é uma pedra preciosa formada de óxido de alumínio Seus átomos são (Al2O3), principalmente. isolados, NÃO SE LIGAM! O extintor de incêndio contém dióxido de carbono (CO2). Seus átomos se unem por ligações covalentes! As rochas são formadas a partir de átomos que SE LIGAM IONICAMENTE! O Planalto da Borborema é uma região montanhosa do interior do Nordeste do Brasil, mais conhecida como Serra das Russas. Imagens: (a) Rolf Süssbrich/ GNU Free Documentation License; (b) Bkell/Public Domain; (c) Dmsar/Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported; (d) Flickr/Creative Commons - Atribuição 2.0 Genérica. QUÍMICA, 1º Ano do Ensino Médio Ligações Iônicas QUÍMICA, 1º Ano do Ensino Médio Ligações Iônicas Toda substância existente na Terra é formada pela combinação de elementos químicos, exceto os gases nobres (raros); os gases nobres estão na coluna 18 (Grupo 8A) da Tabela Periódica. QUÍMICA, 1º Ano do Ensino Médio Ligações Iônicas Teoria do Octeto Estudando-se as estruturas eletrônicas dos gases nobres, percebe-se: = 1s2 2He 10Ne Camada de Valência (camada K) com 2 elétrons. = 1s2 2s2 2p6 2 2 6 2 6 18 Ar = 1s 2s 2p 3s 3p Camada de Valência com 8 elétrons nos demais gases nobres. 36Kr = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 54Xe = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 86Rn = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p6 QUÍMICA, 1º Ano do Ensino Médio Ligações Iônicas Teoria do Octeto Percebemos que todos os gases do grupo 18 da tabela periódica (exceto o hélio) possuem oito elétrons em sua última camada; como esses gases pareciam não formar ligação com outros elementos, foram chamados de gases nobres pelos cientistas; estudando os demais elementos, os cientistas perceberam que, ao formarem ligações, eles também adquiriam oito elétrons em sua última camada; assim, uma condição para um átomo possuir estabilidade é ele adquirir oito elétrons na última camada: é a Teoria do Octeto! QUÍMICA, 1º Ano do Ensino Médio Ligações Iônicas Teoria do Octeto Um átomo, para adquirir estabilidade, deverá possuir camada fechada, isto é, estar com oito elétrons em sua última camada (ou dois elétrons na camada K, desde que esta seja a camada de valência). Família 1 A (Grupo 1): 11Na = 1s2 2s2 2p6 3s1 + 11Na = 1s2 2s2 2p6 K = 2; L = 8; M = 1 Perde 1 elétron para adquirir o octeto. K = 2; L = 8 Família 2 A (Grupo 2): 12Mg = 1s2 2s2 2p6 3s2 2+ 12Mg = 1s2 2s2 2p6 K = 2; L = 8; M = 2 K = 2; L = 8 Perde 2 elétrons para adquirir o octeto. QUÍMICA, 1º Ano do Ensino Médio Ligações Iônicas Família 3 A (Grupo 3): 13Al = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1 3+ 13Al = 1s2 2s2 2p6 K = 2; L = 8; M = 3 Perde 3 elétrons para adquirir o octeto. K = 2; L = 8 Família 5 A (Grupo 15): 7N = 1s2 2s2 2p3 –3 7N = 1s2 2s2 2p6 K = 2; L = 5 Ganha 3 elétrons para adquirir o octeto. K = 2; L = 8 Família 6 A (Grupo 16): 8O= 8O 1s2 2s2 2p4 2– = 1s2 2s2 2p6 K = 2; L = 6 K = 2; L = 8 Ganha 2 elétrons para adquirir o octeto. QUÍMICA, 1º Ano do Ensino Médio Ligações Iônicas Família 7 A (Grupo 17): 1s2 2s2 2p5 K = 2; L = 7 1s2 2s2 2p6 K = 2; L = 8 9F= 9F –= Ganha 1 elétron para adquirir o octeto. Imagem do Autor Energia Menor estabilidade Na natureza, as substâncias buscam um estado energético mais estável, ou seja, de menor energia! Configuração de camada fechada: Maior estabilidade ns2 np6 Distância entre os átomos Esta regra só é válida para os elementos representativos. QUÍMICA, 1º Ano do Ensino Médio Ligações Iônicas Ligações Iônicas Ametais Metais 1A 2A 3A Perdem elétrons 4A 5A 6A 7A Ganham elétrons Apenas compartilham elétrons. Tendem a formar ligações covalentes. Os átomos se unem a partir da transferência de elétrons! Um átomo GANHA e o outro PERDE elétrons para obter o octeto! QUÍMICA, 1º Ano do Ensino Médio Ligações Iônicas Ligações Iônicas são as ligações que ocorrem a partir da transferência de elétrons de um METAL para um AMETAL; • o METAL perderá elétrons e tornar-se-á um CÁTION; • o AMETAL ganhará os elétrons cedidos e tornar-se-á um ÂNION. QUÍMICA, 1º Ano do Ensino Médio Ligações Iônicas Representação de Lewis Formação do Cloreto de Sódio (NaCl) O elétron é transferido: 7A Na + + Cl Na 1 elétron na camada de valência. 7 elétrons na camada de valência. Retículo cristalino do NaCl. – + Cl Imagem :Benjah-bmm27/Public Domain 1A QUÍMICA, 1º Ano do Ensino Médio Ligações Iônicas Gilbert Newton Lewis (1875 — 1946) • foi um químico norte-americano; • estudou na Universidade de Harvard; • de 1907 a 1912, foi professor de Físico-química no Instituto de Tecnologia de Massachusetts; • em 1912, mudou-se para a Universidade da Califórnia, onde foi professor de Química e reitor até a sua morte; • propôs o nome "fóton" para o quantum da radiação luminosa em 1926; • introduziu o desenho da camada de valência nos respectivos átomos, sendo esse novo conceito de fundamental importância na ligação iônica, o que acabou por facilitar a visualização da troca de elétrons entre os íons. QUÍMICA, 1º Ano do Ensino Médio Ligações Iônicas Fique atento! • A ligação iônica é também chamada de ligação eletrovalente ou heteropolar; • nas ligações iônicas, as substâncias são neutras, pois as cargas anulam-se: 2A 7A Cl + Mg 7A + Cl Eletricamente neutro! Mg 2+ – + 2 Cl MgCl2 QUÍMICA, 1º Ano do Ensino Médio Ligações Iônicas Fórmula Geral de um Composto Iônico Perdem elétrons C Cátion C Átomos neutros A Ganham elétrons A fórmula iônica representa a menor proporção no retículo cristalino! x+ Será o índice do ânion Fórmula Iônica: Cy Ax Será o índice do cátion y– A Ânion QUÍMICA, 1º Ano do Ensino Médio Ligações Iônicas Características dos compostos iônicos não conduzem corrente elétrica no estado sólido; os íons, ao se ligarem, neutralizam suas cargas e impedem que a corrente elétrica flua; conduzem corrente quando fundidos ou em solução aquosa; ao acontecer o processo de fusão ou solvatação (com a adição da água), os íons separam-se, permitindo a passagem da corrente elétrica; são sólidos à temperatura ambiente; por causa da força de atração entre os cátions e os ânions; possuem altos pontos de fusão e de ebulição; para romper as ligações iônicas, é necessário adicionar muita energia. Por isso, os pontos de fusão e de ebulição são altos. QUÍMICA, 1º Ano do Ensino Médio Ligações Iônicas Fique Atento! as substâncias iônicas são duras, mas quebradiças quando submetidas a impactos; como a ligação iônica envolve a formação de íons de cargas opostas, as propriedades das substâncias iônicas dependem dessa atração dos cátions pelos ânions; a separação dos compostos iônicos em seus íons constituintes recebe o nome de dissociação iônica; para ocorrer a dissociação iônica, adiciona-se água geralmente (é a solvatação); em solução aquosa, os compostos iônicos passam a conduzir a corrente elétrica. QUÍMICA, 1º Ano do Ensino Médio Ligações Iônicas Condução de corrente elétrica • Para verificar a condução da corrente elétrica, assista a alguns experimentos em: http://www.youtube.com/watch?v=xZ5cDldCvNM&feature=related http://www.youtube.com/watch?v=F1gVlPnbVkY http://www.youtube.com/watch?v=rfw78ziYPxw QUÍMICA, 1º Ano do Ensino Médio Ligações Iônicas Solvatação do Sal de Cozinha Cl - -Cl Cl- Cl- -Cl Solvatação do NaCl a parte negativa (-) da água fica voltada para o cátion (Na+); e a positiva (+) volta-se para o ânion (Cl-); Imagem :Eyal Bairey/Public Domain - Imagem :Taxman/Public Domain Cl Os íons fora do plano foram ocultados para simplificar a visualização! a disposição do retículo cristalino do NaCl é cúbica; cada cátion (Na+) está rodeado por 6 ânions (Cl-) e vice-versa. QUÍMICA, 1º Ano do Ensino Médio Ligações Iônicas Nomenclatura de Compostos Iônicos para representar a fórmula de um composto iônico, inicialmente escrevemos o cátion e depois, o ânion; x+ yC A CyAx para nomear os compostos procedemos de forma inversa: iônicos, NOME DO CÁTION + DE + NOME DO ÂNION QUÍMICA, 1º Ano do Ensino Médio Ligações Iônicas Tabela dos Cátions Cátion Família 1 A Fique Atento! A maioria dos elementos da tabela periódica são metais de transição e, como tais, possuem carga elétrica variável! Nome Carga Lítio, sódio, potássio, rubídio +1 Ag+ Prata +1 NH4+ Amônio +1 Berílio, magnésio, cálcio, estrôncio, bário +2 Zn+2 Zinco +2 Cu+2 Cobre +2 Fe+2 Ferro II +2 Fe+3 Ferro III +3 Al+3 Alumínio +3 Ni+3 Níquel +3 Sn+4 Estanho +4 Pt+4 Platina +4 Família 2 A QUÍMICA, 1º Ano do Ensino Médio Ligações Iônicas Tabela dos Ânions Ânion Para visualizar mais cátions e ânions, recomenda-se visitar: http://omestre.awardspace.com/images/ tabelas/ions.pdf , acesso em 07/07/2012. Nome Carga Cl- Cloreto -1 Br- Brometo -1 I- Iodeto -1 F- Fluoreto -1 ClO- Hipoclorito -1 IO3- Iodato -1 NO3- Nitrato -1 CN- Cianeto -1 OH- Hidróxido -1 S-2 Sulfeto -2 SO42- Sulfato -2 O-2 Óxido -2 PO43- Fosfato -3 N-3 Nitreto -3 QUÍMICA, 1º Ano do Ensino Médio Ligações Iônicas Exercícios sobre Nomenclatura Consultando a tabela de cátions e ânions, qual o nome e as fórmulas das substâncias formadas entre: a) Cálcio (Ca) e Flúor (F) Ca está na família 2A, portanto perde 2 elétrons; F está na família 7A e ganha 1 elétron para completar o octeto. Ca2+ Cálcio F-1 Fluoreto Invertendo as cargas para obter os índices CaF2 Fluoreto de Cálcio ÂNION + de + CÁTION QUÍMICA, 1º Ano do Ensino Médio Ligações Iônicas b) O cátion Na+ e o ânion ClO-: que é o produto ativo da água sanitária! Invertendo as cargas para obter os índices Na+ ClO- Sódio Hipoclorito NaClO Hipoclorito de Sódio c) O cátion Fe+3 e o ânion SO42-: Fe3+ Ferro III SO42- Invertendo as cargas para obter os índices Sulfato ÂNION + de + CÁTION Fe2(SO4)3 Sulfato de Ferro III Sulfato Férrico Imagem :MarkGallagher/Creative Commons – Atribuição -Partilha nos Mesmos Termos 2.5 Genérica Exercícios sobre Nomenclatura QUÍMICA, 1º Ano do Ensino Médio Ligações Iônicas Aplicação no vestibular 1 (FAEE-GO) Um elemento X, cujo número atômico é 12, combina-se com um elemento Y, situado na família 5A da tabela periódica, e resulta num composto iônico cuja fórmula provável será: X possui distribuição: a) XY. 12X = 1s2 2s2 2p6 3s2 b) XY2. portanto, perderá 2 elétrons para adquirir o octeto; como Y é um elemento da 5A, deverá ganhar 3 c) X2Y. elétrons para ficar com 8 elétrons na última camada: d) X2Y3. Invertendo as cargas e) X3Y2. para obter os índices 2+ X X3Y2 Y-3 QUÍMICA, 1º Ano do Ensino Médio Ligações Iônicas Aplicação no vestibular 2 • (Covest) Um metal (M) do grupo 2A forma um óxido. A fórmula química deste óxido é do tipo: sabemos que o óxido é o ânion; o metal do grupo 2A perde 2 elétrons e torna-se a) M2O. o cátion: Invertendo as cargas b) MO. para obter os índices 2+ -2 M2O2 MO O c) MO2. M d) M2O2. como a fórmula iônica representa a mínima proporção entre átomos no retículo cristalino, sempre e) M2O3. que for possível devem-se simplificar os índices na fórmula final. QUÍMICA, 1º Ano do Ensino Médio Ligações Iônicas A Importância do Sal na Sociedade Imagem : Martin Finborud/Public Domain • o sal (cloreto de sódio, NaCl) era, até o início do século XX, um importante conservante alimentar. A tal ponto chegava sua importância, que foi até mesmo usado como forma de pagamento no período romano, sendo esta a origem da palavra "salário”; • atualmente, o sal vendido comercialmente contém entre 20 e 60 mg de iodo na forma de iodato de potássio (KIO3); • a carência de iodo na alimentação causa, entre outras doenças, o bócio (conhecido como papo): aumento excessivo da glândula da tireoide. QUÍMICA, 1º Ano do Ensino Médio Ligações Iônicas Química e Sociedade: Anemia O ferro é indispensável à produção da hemoglobina (pigmento dos glóbulos vermelhos); O ferro nas hemoglobinas permite o transporte de oxigênio, e sua falta denomina-se anemia. A carência de ferro é a causa mais comum de anemia (anemia ferropênica). No Brasil, verifica-se a anemia: Nos lactentes (crianças que ainda mamam), quando alimentados com leite bovino. O ferro do leite, já escasso, é mal absorvido; O aleitamento materno, com absorção muito superior do ferro, evita a anemia. Nas gestantes de baixa condição socioeconômica: a passagem de ferro pela placenta, para as necessidades fetais, causa um balanço negativo de ferro; se não houver complementação, haverá anemia; Nos idosos desassistidos: falta de recursos e dentadura em mau estado, por exemplo, fazem predominar a alimentação composta de café com leite, pão e sopas, pobres em ferro. A anemia ferropênica cura-se em dois a três meses com a administração de sulfato ferroso (FeSO4) via oral. Outros compostos de ferro, mais caros e comercializados com a alegação de que são melhor tolerados pelo trato digestivo têm absorção insatisfatória. QUÍMICA, 1º Ano do Ensino Médio Ligações Iônicas Sulfato ferroso – Química contra a Anemia Composição - SULFATO FERROSO Drágea: SULFATO FERROSO ANIDRO 300 mg; excipiente q.s.p. 1 drágea. Gotas: SULFATO FERROSO HEPTA-HIDRATADO 125 mg; veículo q.s.p. 1 mL. Xarope: cada colher das de sobremesa contém: SULFATO FERROSO HEPTAHIDRATADO 300 mg; veículo q.s.p. 10 mL. O termo anidro significa que a composição é quase 100% pura; Sulfato ferroso hepta-hidratado significa que o retículo cristalino do FeSO4 está rodeado por 7 moléculas de água (H2O): FeSO4.7H2O Veículo q.s.p é a abreviação para “quantidade suficiente para”; em outras palavras, é a quantidade determinada de solvente necessária para completar um determinado volume. Para saber mais sobre anemia, leia: http://www.abcdasaude.com.br/artigo.php?25 acesso em 08/07/2012. Imagem : Benjah-bmm27/ Public Domain • • • QUÍMICA, 1º Ano do Ensino Médio Ligações Iônicas Aplicação no Vestibular 3 (Covest 2002) Um dado material sólido é isolante à temperatura ambiente e, quando fundido, conduz corrente elétrica. Esse material pode ser: 0-0) o gelo seco, CO2(s). 1-1) o ferro metálico, Fe(s). 2-2) a bauxita, Al2O3(s). 3-3) o salitre do Chile, NaNO3(s). 4-4) a naftalina, naftaleno, C10H8(s). Como vimos, apenas os COMPOSTOS IÔNICOS possuem as características descritas no enunciado. Então... QUÍMICA, 1º Ano do Ensino Médio Ligações Iônicas Resposta: F-F-V-V-F 0-0) A molécula de CO2 é formada pela ligação entre ametais (C e O). É um composto molecular. 1-1) O ferro é uma substância formada apenas pela união de átomos de ferro (Fe) entre si por ligações metálicas, que conduz corrente elétrica no estado sólido. 2-2) A bauxita é óxido de alumínio (Al2O3), formado pela combinação entre um metal (Al) e um ametal (O). Portanto, é um composto iônico. 3-3) NaNO3 é composto pela união entre o metal Na e os ametais N e O. É um composto iônico. 4-4) Os ametais C e H se ligam para formar o naftaleno. É um composto molecular. Tabela de Imagens n° do slide 2A direito da imagem como está ao lado da foto 2B Editor at Large / Creative Commons Attribution-Share Alike 2.5 Generic Alex Khimich / Public Domain 2C Ondřej Mangl / Public Domain 2D Roberto /Creative Commons-AtribuiçãoPartilha nos Mesmos Termos 3.0 Não Adaptada Rolf Süssbrich / GNU Free Documentation License Bkell / Public Domain 3A 3B 3C 3D 12 minima.das.alagoas / Creative Commons Atribuição 2.0 Genérica. Dmsar / Creative Commons AttributionShare Alike 3.0 Unported Benjah-bmm27 / Public Domain 19A Taxman / Public Domain link do site onde se consegiu a informação Data do Acesso http://en.wikipedia.org/wiki/File:Raw_sugar_close up.jpg http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Hydrogen _peroxyde_uk.jpg http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Chlorid_s odn%C3%BD.JPG http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Copa_Mundi al_de_la_FIFA_2010.jpg 24/08/2012 http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Neon_lig ht.jpg http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Cut_Ruby. jpg http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Serra_das_Ru ssas.jpg http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Fire_extin guisher.jpg http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Sodiumchloride-3D-ionic.png http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Na%2BH2 O.svg 24/08/2012 24/08/2012 24/08/2012 24/08/2012 24/08/2012 24/08/2012 24/08/2012 24/08/2012 24/08/2012 Tabela de Imagens n° do slide direito da imagem como está ao lado da foto 19B Eyal Bairey / Public Domain 24 27 29 link do site onde se consegiu a informação Data do Acesso http://commons.wikimedia.org/wiki/File:NaCl_crys 24/08/2012 tal_structure.png MarkGallagher / Creative Commons – http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Bleach24/08/2012 Atribuição-Partilha nos Mesmos Termos 2.5 bottle.jpg Genérica Martin Finborud / Public Domain http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Kone_med_st 24/08/2012 or_struma.jpg Benjah-bmm27 / Public Domain http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Iron(II)24/08/2012 sulfate-heptahydrate-sample.jpg