12745 – Eric Peres 13401 – Arao Hayashida Filho Ligações químicas As ligações químicas são uniões estabelecidas entre átomos para formarem as moléculas, que constituem a estrutura básica de uma substância ou composto. Pela Regra do Octeto, os elementos adquirem estabilidade eletrônica quando seus átomos apresentam oito elétrons na sua camada de valência, preenchendo completamente os subníveis s e p. Ligação iônica Ligação Iônica é um tipo de ligação química baseada na atração eletrostática entre dois íons carregados com cargas opostas. Geralmente ligações iônicas se formam entre um metal e um ametal, onde um átomo de um metal doa um elétron para um ametal. Apresentam forma definida, são sólidos nas condições ambientes; Possuem altos ponto de fusão e ponto de ebulição; Conduzem corrente elétrica quando dissolvidos em água ou fundidos. Energias envolvidas na formação da ligação Iônica O processo em que ocorre a formação da ligação iônica é altamente exotérmico devido à energia liberada pelo átomo ao receber o elétron e também devido às forças eletrostáticas de atração entre os íons formados. Ex. Na Cl (g) Na+(g) (g) Cl- (g) requer 496 kJ/mol Processo endotérmico libera 349 kJ/mol Processo exotérmico Se a transferência de elétron fosse o único fator, o processo seria endotérmico. O que propõe que os átomos de sódio e cloro estejam infinitamente distantes um do outro. Energia de rede É a energia necessária para separar completamente um mol de um composto sólido iônico em íons gasosos. Onde ocorre a expansão da estrutura até que fiquem completamente separados Q1.Q2 Eel K d Fortes atrações fazem com que a maioria dos cristais iônicos fiquem duros, quebradiços e com altos pontos de fusão Ex.: NaCl(s) Na+(g) + Cl–(g) Hrede = + 788 kJ/mol Processo altamente endotérmico Energia de rede Ciclo de Born-Haber Hof [NaCl(s)] = Hof [Na(g)] + Hof [Cl(g)] +I1 (Na) + E(Cl) - Hrede Hrede = 108 kJ + 122 kJ + 496 kJ – 349 kJ + 411 kJ = 788 kJ Energia de rede para alguns compostos iônicos Ligação Covalente Ligação covalente é a ligação entre átomos onde há o compartilhamento dos elétrons da camada de valência. Ocorre basicamente entre ametais, respeitando a regra do octeto para obtenção da estabilidade. Neste tipo de ligação não há formação de íons, pois as estruturas resultantes são eletronicamente neutras Ex: H2O Estruturas de Lewis Indica cada par de elétrons compartilhados por um traço e os não compartilhados por ponto. Polaridade de ligação e eletronegatividade Quanto maior a diferença de eletronegatividade, mais polar será a ligação. Havendo diferença de eletronegatividade a ligação poderá ser covalente polar ou iônica. Momentos de dipolo A ligação covalente polar leva a uma diferença nos centros de cargas positivas e negativas da molécula, tornando a molécula polar. A representação indica a molécula mais eletronegativa na direção da seta: Um dipolo elétrico ocorre quando duas cargas de igual módulo Q e sinais opostos estão separadas a uma distância r. Magnitude do momento de dipolo: Carga formal É o número de elétrons de valência num átomo isolado menos o número de elétrons do mesmo átomo na estrutura de Lewis. Não representa a carga real do átomo. Quando várias estruturas são possíveis a mais estável será: - A estrutura de átomos com cargas formais próximas de zero - A estrutura com qualquer carga negativa localizada nos átomos mais eletronegativos Estruturas de ressonância São estruturas que não são corretamente representadas por uma única estrutura de Lewis. O arranjo verdadeiro de elétrons é a mistura de duas ou mais estruturas de Lewis. Exemplo: O benzeno tem ligações entre carbonos equivalentes, com comprimentos de ligação 1,40 Å, um comprimento intermediário entre ligações simples (1,54 Å) e duplas (1,34 Å). Exceções à regra do octeto 1- Número ímpar de elétrons: nesse tipo de molécula o octeto não pode ser atingido. 2- Deficiência em elétrons: comumente encontrada em compostos de boro e berílio. Alta ocorrência nos grupos 1A, 2A e 3A. Exemplo: BF3 com seis elétrons ao redor do átomo de boro. 3- Expansão do octeto: íons em que existem mais de 8 elétrons no nível de valência de um único átomo. Exemplo: PCl5 com 10 elétrons no átomo de fósforo. Força das ligações covalentes A força de uma ligação covalente é determinada pela energia necessária para quebrar a ligação. Energia de ligação é a variação de entalpia necessária para quebrar as ligações em um mol da substância gasosa. À medida que o número de ligações entre dois átomos aumenta, a ligação fica com comprimento menor e mais forte. Referências Brown, Lemay, Bursten. “Química: a ciência central”. 9ª edição MAHAN, B. M. MYERS, R.J. Química: um curso universitário. São Paulo, Edgard Blücher Curso de Física Básica, v.3 - eletromagnetismo Nussenzveig, H. Moysés